DE102004024612B4 - Voltage generating circuit - Google Patents

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Abstract

Spannungserzeugungsschaltung mit:einem ersten Transistor (NQQ1; PQQ1), der zwischen einen eine Vorladespannung bereitstellenden Vorladespannungsversorgungsknoten (NDD2; NDD12) und einen ersten internen Knoten (ND2; ND12) geschaltet ist, und der eine mit einem zweiten internen Knoten (NDD1; NDD13) verbundene Steuerelektrode besitzt;einem ersten Kapazitätselement (CQ1; CQ13), das zwischen einen ein erstes Steuersignal für das Vorladen empfangenden ersten Eingangsknoten (S32; S52) und den zweiten internen Knoten geschaltet ist;einem zweiten Transistor (NQQ2; PQQ2), der zwischen den ersten und den zweiten internen Knoten geschaltet ist, und der eine Steuerelektrode besitzt, die ein die Ladungsanhäufung steuerndes zweites Steuersignal (ΦP; ΦPZ) empfängt;einem dritten Transistor (NQ1; PQ11), der zwischen den ersten internen Knoten und einen Ausgangsknoten (OD1; OD11) geschaltet ist, und der eine mit einem dritten internen Knoten (ND3; ND13) verbundene Steuerelektrode besitzt;einem vierten Transistor (NQ2; PQ12), der zwischen den Ausgangsknoten und den dritten internen Knoten geschaltet ist und der eine mit dem ersten internen Knoten verbundene Steuerelektrode besitzt;einem zweiten Kapazitätselement (C2; C12), das zwischen einen dritten Eingangsknoten (S2; S12), der ein zweites Ladungsvorladen steuerndes drittes Steuersignal empfängt, und den ersten internen Knoten geschaltet ist;einem dritten Kapazitätselement (C3; C13), das zwischen einen vierten Eingangsknoten (S3; S13), der ein die Ladungsübertragung steuerndes viertes Steuersignal empfängt, und den dritten internen Knoten geschaltet ist,wobeider Vorladespannungsversorgungsknoten (NDD2; NDD12) mit dem zweiten Steuersignal (ΦP; ΦPZ) versorgt wird.Voltage generating circuit comprising: a first transistor (NQQ1; PQQ1) which is connected between a precharge voltage supply node (NDD2; NDD12) providing a precharge voltage and a first internal node (ND2; ND12), and the one with a second internal node (NDD1; NDD13) connected control electrode; a first capacitance element (CQ1; CQ13) connected between a first input signal (S32; S52) receiving a first control signal for precharging and the second internal node; a second transistor (NQQ2; PQQ2) connected between the the first and second internal nodes, and which has a control electrode which receives a second control signal (ΦP; ΦPZ) controlling the charge accumulation; a third transistor (NQ1; PQ11) which is connected between the first internal node and an output node (OD1; OD11), and which has a control electrode connected to a third internal node (ND3; ND13); a four th transistor (NQ2; PQ12) which is connected between the output node and the third internal node and which has a control electrode connected to the first internal node; a second capacitance element (C2; C12) which is connected between a third input node (S2; S12) which precharges a second charge receives a controlling third control signal and is connected to the first internal node; a third capacitance element (C3; C13) connected between a fourth input node (S3; S13) which receives a fourth control signal controlling charge transfer and the third internal node, the precharge voltage supply node (NDD2; NDD12) being supplied with the second control signal (ΦP; ΦPZ).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannungserzeugungsschaltung zum Erzeugen einer internen Spannung mit einem gewünschten Spannungspegel und insbesondere auf einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung, die durch Anwenden eines Ladungspumpbetriebes eines Kapazitätselementes effizient eine interne Spannung erzeugt.The present invention relates to a voltage generating circuit for generating an internal voltage having a desired voltage level, and more particularly, to a structure of a voltage generating circuit that efficiently generates an internal voltage by applying a charge pumping operation of a capacitance element.

Die Patentschrift DE 196 01 369 C1 offenbart eine Vorrichtung zur Spannungsvervielfachung zur Erzeugung der Löschspannung für ein EEPROM. Dabei wird durch eine mehrstufige Schaltung eine negative Hochspannung erzeugt, wobei ein Eingang einer Stufe mit dem Ausgang der vorangehenden Stufe verbunden ist und die Stufen zueinander identisch sind. Insbesondere sind die kanalbildenden Wannen der jeweiligen Transistoren mit einem Anschluss des jeweiligen Transistors verbindbar, ohne dass dabei die negative Hochspannung die Substrat-Wannen-Diode in Vorwärtsrichtung polt, so dass kein Kurzschluss gegenüber dem Substrat auftritt und der Substratsteuereffekt vermindert wird.The patent specification DE 196 01 369 C1 discloses a voltage multiplication device for generating the erase voltage for an EEPROM. A negative high voltage is generated by a multi-stage circuit, an input of one stage being connected to the output of the preceding stage and the stages being identical to one another. In particular, the channel-forming wells of the respective transistors can be connected to a connection of the respective transistor without the negative high voltage poling the substrate well diode in the forward direction, so that there is no short circuit with the substrate and the substrate control effect is reduced.

Nakagome et al. beschreiben in einem Artikel in IEEE Journal of Solid-State Circuits, VOL. 26, Nr. 4, April 1991 ein experimentelles 1,5-V 64-Mb DRAM. Zur Erzeugung einer erhöhten Spannung für einen Wortleitungstreiber wird dabei eine Ladungspumpenschaltung verwendet. Zur Erzielung einer möglichst hohen Spannung wird in der Ladungspumpenschaltung ein Feedback verwendet.Nakagome et al. describe in an article in IEEE Journal of Solid-State Circuits, VOL. 26, No. 4, April 1991 an experimental 1.5-V 64-Mb DRAM. A charge pump circuit is used to generate an increased voltage for a word line driver. Feedback is used in the charge pump circuit to achieve the highest possible voltage.

Maksimovic und Dhar offenbaren in dem Artikel „Switched-Capacitor DC-DC Converters for Low-Power On-Chip Applications“ Ladungspumpen für Anwendungen mit niedriger Leistungsaufnahme. Dabei werden zwei identische, gegenphasige SC-Converter parallel geschaltet, wodurch keine separaten Bootstrap-Gate-Treiber benötigt werden.In the article “Switched-Capacitor DC-DC Converters for Low-Power On-Chip Applications”, Maksimovic and Dhar disclose charge pumps for applications with low power consumption. Two identical, phase-opposite SC converters are connected in parallel, which means that no separate bootstrap gate drivers are required.

In vielen Fällen sind Halbleitervorrichtungen derart gestaltet, dass interne Spannungen mit verschiedenen Spannungspegeln verwendet werden. Z.B. wird bei einem DRAM (Dynamischer Direktzugriffsspeicher) eine negative Spannung für das Vorpolen eines Substratbereiches eines Speicherzellenfeldes mit einer konstanten Spannung verwendet, und eine hohe positive Spannung, die höher ist als eine Versorgungsspannung, an eine ausgewählte Wortleitung angelegt. Bei einem nichtflüchtigen Speicher werden negative und positive Spannungen zum Rückschreiben von Daten verwendet.In many cases, semiconductor devices are designed such that internal voltages with different voltage levels are used. For example, In a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a negative voltage is used for pre-poling a substrate region of a memory cell array with a constant voltage, and a high positive voltage, which is higher than a supply voltage, is applied to a selected word line. Non-volatile memory uses negative and positive voltages to write back data.

Wenn solche Spannungen mit Pegeln, die von einem Versorgungsspannungspegel verschiedenen sind, extern angelegt werden, vergrößert sich die Systemabmessung und die Leistungsaufnahme des gesamten Systems steigt an. Zusätzlich benötigt eine Halbleiterspeichervorrichtung für die Aufnahme von solchen Spannungen vorgesehene Stiftanschlüsse, wodurch auch die Größe ansteigt.When such voltages are applied externally at levels other than a supply voltage level, the system size increases and the power consumption of the entire system increases. In addition, a semiconductor memory device requires pin terminals provided for receiving such voltages, whereby the size also increases.

Angesichts des obig gesagten werden Halbleitervorrichtungen im Allgemeinen so ausgelegt, dass Spannungen mit den benötigten Pegeln intern erzeugt werden. Ein Beispiel für die Schaltung, die eine solche interne Spannung erzeugt, ist in Druckschrift 1 (Japanische Patentoffenlegungsschrift JP H04- 372 792 A) offenbart.In view of the above, semiconductor devices are generally designed to internally generate voltages at the required levels. An example of the circuit that generates such an internal voltage is in publication 1 (Japanese Patent Laid-Open Publication JP H04-372 792 A).

Eine in Druckschrift 1 offenbarte interne Spannungserzeugungsschaltung erzeugt eine negative Spannung durch Anwenden eines Ladungspumpbetriebes eines Kapazitätselementes. Gemäß dem Aufbau der internen Spannungserzeugungsschaltung aus Druckschrift 1 werden elektrische Ladungen in einem Ladungsanhäufungsknoten durch den Ladungspumpbetrieb eines Ladungskapazitätselementes angehäuft. Ein Entladungssteuertransistor wird eingeschaltet durch die kapazitive Kopplung eines Steuerungskapazitätselementes, um den Ladungsanhäufungsknoten auf einen Massespannungspegel zu entladen. Danach führt das Ladekapazitätselement den Ladungspumpbetrieb derart durch, dass Ladungen aus dem Ladungsanhäufungsknoten herausgezogen werden, um den Knoten auf einen negativen Spannungspegel zu treiben. Der Ladungsanhäufungsknoten wird mit einer Amplitude der Versorgungsspannung geändert. Negative Ladungen dieses Ladungsanhäufungsknotens werden durch einen Ausgangstransistor an einen Ausgangsknoten geliefert, so dass eine negative Spannung mit einem Pegel von -VCC bereitgestellt wird, wobei VCC die Versorgungsspannung darstellt.One in block letters 1 disclosed internal voltage generating circuit generates a negative voltage by applying a charge pumping operation of a capacitance element. According to the structure of the internal voltage generating circuit from the publication 1 electrical charges are accumulated in a charge accumulation node by the charge pumping operation of a charge capacitance element. A discharge control transistor is turned on by the capacitive coupling of a control capacitance element to discharge the charge accumulation node to a ground voltage level. Thereafter, the charge capacitance element performs the charge pumping operation such that charges are pulled out of the charge accumulation node to drive the node to a negative voltage level. The charge accumulation node is changed with an amplitude of the supply voltage. Negative charges of this charge accumulation node are supplied through an output transistor to an output node, so that a negative voltage with a level of - VCC is provided, whereby VCC represents the supply voltage.

Das Gatepotential des Ausgangstransistors wechselt, gesteuert von einem Ausgangssteuerungstransistor mit einem mit dem Ladungsanhäufungsknoten verbundenem Gateanschluss, zwischen einer Massespannung GND und einer negativen Spannung -VCC.The gate potential of the output transistor, controlled by an output control transistor with a gate terminal connected to the charge accumulation node, changes between a ground voltage GND and a negative tension - VCC ,

Druckschrift 1 sieht vor, eine negative Spannung mit einem passenden Spannungspegel durch Ändern des Ladungsanhäufungsknotens mit einer Amplitude von VCC selbst bei einer niedrigen Versorgungsspannung zu erzeugen.Publication 1 provides a negative voltage with an appropriate voltage level by changing the charge accumulation node with an amplitude of VCC even with a low supply voltage.

Bei dem Aufbau, welcher eine interne Spannung durch Anwenden des Ladungspumpbetriebes des Kapazitätselementes erzeugt, ist es angesichts der Leistungsaufnahme der Halbleitervorrichtung notwendig, die durch den Ladungspumpbetrieb erzeugten Ladungen In the structure which generates an internal voltage by applying the charge pumping operation of the capacitance element, in view of the power consumption of the semiconductor device, the charges generated by the charge pumping operation are necessary

Bei einem Vorgang des Vorladens des Ladungsanhäufungsknotens auf den Massespannungspegel werden, wenn der Ausgangstransistor nicht in den Sperrzustand gebracht ist, vorgeladene Ladungen durch den Ausgangstransistor zu dem Ausgangsknoten auf einem negativen Pegel geliefert, so dass der Spannungspegel des negativen Potentials ansteigt. Für die An/Aus-Steuerung dieses Ausgangstransistors wird ein Ausgangssteuerungstransistor mit im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der für die An/Aus-Steuerung des Entladesteuerungstransistors verwendet. Dementsprechend wird beim Vorladen des Ladungsanhäufungsknotens auf den Massespannungspegel der Ausgangstransistor ebenfalls für eine bestimmte Zeitspanne in den Durchlasszustand gebracht, so dass ein Strom verschwendet wird.In a process of preloading the charge accumulation node on the Ground voltage levels, when the output transistor is not in the off state, provide precharged charges through the output transistor to the output node at a negative level, so that the voltage level of the negative potential rises. For the on / off control of this output transistor, an output control transistor with essentially the same structure as that for the on / off control of the discharge control transistor is used. Accordingly, when the charge accumulation node is precharged to the ground voltage level, the output transistor is also brought into the on state for a certain period of time, so that a current is wasted.

Bei dem Aufbau aus Druckschrift 1 werden, wie oben beschrieben, durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes erzeugte Ladungen verschwendet, und es ist schwierig, die Spannung mit einem gewünschten Pegel mit geringem Stromverbrauch effizient zu erzeugen.When building from printed matter 1 As described above, charges generated by the charge pumping operation of the capacitance element are wasted, and it is difficult to efficiently generate the voltage at a desired level with a low power consumption.

US 6 130 572 A beschreibt eine negative NMOS-Ladungspumpenschaltung mit einer Vielzahl von Ladepumpstufen, die in Reihe zueinander geschaltet sind, wobei jede Stufe einen Stufeneingangsanschluss und einen Stufenausgangsanschluss hat, wobei die Vielzahl von Stufen enthält: eine erste Stufe, die den jeweiligen Stufeneingangsanschluss an eine Referenzspannung angeschlossen hat, eine Endstufe, die den jeweiligen Stufenausgangsanschluss betriebsmäßig an einen Ausgangsanschluss der Ladepumpe angeschlossen hat, bei welcher eine negative Spannung entwickelt wird, und eine Vielzahl von mittleren Stufen bzw. Zwischenstufen, die jeweils den jeweiligen Stufeneingangsanschluss an den Stufenausgangsanschluss einer vorangehenden Stufe angeschlossen haben und den jeweiligen Stufenausgangsanschluss an den Stufeneingangsanschluss einer folgenden Stufe angeschlossen haben. Jede Ladepumpstufe enthält: einen ersten MOSFET mit einer an den Stufeneingangsanschluss angeschlossenen ersten Elektrode und einer an den Stufenausgangsanschluss angeschlossenen zweiten Elektrode, einen zweiten MOSFET mit einer an den Stufenausgangsanschluss angeschlossenen ersten Elektrode und einer an eine Gate-Elektrode des ersten MOSFET angeschlossenen zweiten Elektrode, einen Erhöhungskondensator mit einem an die Gate-Elektrode des ersten MOSFET angeschlossenen ersten Anschluss und einem durch ein jeweiliges erstes digitales Signal, das zwischen der Referenzspannung und einer positiven Spannungsversorgung umschaltet, angetriebenen zweiten Anschluss und einen zweiten Kondensator mit einem an den Ladepumpstufenausgangsanschluss angeschlossenen ersten Anschluss und einem an ein jeweiliges zweites digitales Signal, das zwischen der Referenzspannung und der Spannungsversorgung umschaltet, angeschlossenen zweiten Anschluss. Die Ladepumpe enthält eine Einrichtung zum Liefern des zweiten digitalen Signals im Wesentlichen in einer Phase entgegengesetzt zum ersten Digitalsignal. Der erste und der zweite MOSFET sind N-Kanal-MOSFETs, wobei eine Gate-Elektrode des zweiten N-Kanal-MOSFET in der ersten Stufe an ein drittes digitales Signal angeschlossen ist, das zwischen der Referenzspannung und der Spannungsversorgung umschaltet, eine Gate-Elektrode des zweiten N-Kanal-MOSFET in allen Stufen, die andere als die erste Stufe (SV) sind, an den Stufeneingangsanschluss angeschlossen ist. US 6 130 572 A describes a negative NMOS charge pump circuit with a plurality of charge pump stages connected in series with each other, each stage having a stage input connection and a stage output connection, the plurality of stages including: a first stage which has connected the respective stage input connection to a reference voltage, an output stage, which has connected the respective stage output connection operationally to an output connection of the charge pump, in which a negative voltage is developed, and a plurality of middle stages or intermediate stages, each of which has connected the respective stage input connection to the stage output connection of a previous stage and the respective one Have connected the step output connection to the step input connection of a subsequent step. Each charge pump stage contains: a first MOSFET with a first electrode connected to the stage input connection and a second electrode connected to the stage output connection, a second MOSFET with a first electrode connected to the stage output connection and a second electrode connected to a gate electrode of the first MOSFET, one Booster capacitor with a first connection connected to the gate electrode of the first MOSFET and a second connection driven by a respective first digital signal that switches between the reference voltage and a positive voltage supply, and a second capacitor with a first connection connected to the charge pump output connection and one connected to a respective second digital signal that switches between the reference voltage and the voltage supply, second connection. The charge pump contains a device for supplying the second digital signal essentially in a phase opposite to the first digital signal. The first and the second MOSFET are N-channel MOSFETs, wherein a gate electrode of the second N-channel MOSFET is connected in the first stage to a third digital signal, which switches between the reference voltage and the voltage supply, a gate electrode of the second N-channel MOSFET is connected to the stage input terminal in all stages other than the first stage (SV).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannungserzeugungsschaltung bereitzustellen, welche die Ladungen effizient verwenden kann, um eine Spannung mit einem vorgesehenen Pegel zu erzeugen.It is an object of the present invention to provide a voltage generation circuit which can efficiently use the charges to generate a voltage at an intended level.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is achieved by a voltage generating circuit according to claim 1. Further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Bei der Spannungserzeugungsschaltung können der erste und der zweite Transistor durch Überkreuzkoppeln des ersten und des zweiten Transistors mit optimaler Zeitsteuerung derart an- und ausgeschaltet werden, dass die Spannungen des ersten und des zweiten internen Knotens mit hoher Geschwindigkeit geändert werden, um die geänderten Spannungspegel zu halten. Daher wird der zweite Transistor während des Änderns der Spannung des zweiten internen Knotens, der als der Ladungsanhäufungsknoten dient, in den Sperrzustand gebracht, und dann wird der Ladungspumpbetrieb auf den zweiten internen Knoten angewendet, so dass verhindert werden kann, dass unnötiger Strom in den zweiten internen Knoten fließt.In the voltage generating circuit, the first and second transistors can be turned on and off by cross-coupling the first and second transistors with optimal timing so that the voltages of the first and second internal nodes are changed at high speed to keep the changed voltage levels . Therefore, the second transistor is turned off while changing the voltage of the second internal node serving as the charge accumulation node, and then the charge pumping operation is applied to the second internal node, so that unnecessary current can be prevented from the second internal node flows.

Gemäß der Spannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 wird der erste interne Knoten mit der Vorladespannung vorgeladen und über das zweite Kapazitätselement mit dem dritten Steuersignal gekoppelt. Weiter ist der erste interne Knoten mit der Steuerelektrode des vierten Transistors verbunden. Daher kann der An/Aus-Zustand der jeweiligen Transistoren individuell durch den Ladungspumpbetrieb durch die Kapazitätselemente gesteuert werden, und der Fluss eines Verluststroms kann unterdrückt werden, so dass die Ladungen effizient verwendet werden können, um die interne Spannung mit dem vorgesehenen Pegel zu erzeugen.According to the voltage generating circuit according to claim 1, the first internal node is precharged with the precharge voltage and coupled to the third control signal via the second capacitance element. The first internal node is also connected to the control electrode of the fourth transistor. Therefore, the on / off state of the respective transistors can be individually controlled by the charge pumping operation through the capacitance elements, and the flow of leakage current can be suppressed, so that the charges can be used efficiently to generate the internal voltage at the intended level.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the attached drawings.

Von den Figuren zeigen:

  • 1 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer ersten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der in 1 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung veranschaulicht;
  • 3 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der in 3 gezeigten Schaltung veranschaulicht;
  • 5 einen schematischen Aufbau einer internen Spannungserzeugungsschaltung nach einer dritten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6 einen schematischen Aufbau einer in 5 gezeigten Steuersignalerzeugungsschaltung;
  • 7 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der in 6 gezeigten Schaltung veranschaulicht;
  • 8 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer vierten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 9 ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der in 8 gezeigten Schaltung veranschaulicht;
  • 10A einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer fünften Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 10B einen Aufbau einer in 10A gezeigten Ladungsübertragungsstufe;
  • 11 ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der in den 10A und 10B gezeigten Schaltungen veranschaulicht;
  • 12 einen schematischen Aufbau einer in 10A gezeigten Schaltung, die ein Steuersignal erzeugt;
  • 13 ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb einer in 12 gezeigten Schaltung veranschaulicht;
  • 14 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer sechsten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 15 ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb einer in 14 dargestellten Schaltung veranschaulicht;
  • 16 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer siebten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 17 ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der in 16 gezeigten Schaltung veranschaulicht;
  • 18 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer achten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 19 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der in 18 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung veranschaulicht;
  • 20 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer neunten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 21 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der in 20 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wiedergibt;
  • 22 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer zehnten Ausführungsform, die Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 23 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer elften Ausführungsform, die Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 24 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer zwölften Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 25 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer Abwandlung der zwölften Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 26 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer dreizehnten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 27 einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer Abwandlung der dreizehnten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
From the figures show:
  • 1 a structure of a voltage generating circuit according to a first embodiment which is not part of the present invention;
  • 2 a signal waveform diagram illustrating an operation of the in 1 illustrated voltage generating circuit;
  • 3 a structure of a voltage generating circuit according to a second embodiment which is not part of the present invention;
  • 4 a signal waveform diagram illustrating an operation of the in 3 circuit shown;
  • 5 a schematic structure of an internal voltage generation circuit according to a third embodiment, which is not part of the present invention;
  • 6 a schematic structure of a in 5 control signal generating circuit shown;
  • 7 a timing diagram illustrating an operation of the in 6 circuit shown;
  • 8th a structure of a voltage generating circuit according to a fourth embodiment which is not part of the present invention;
  • 9 a signal waveform diagram illustrating an operation of the in 8th circuit shown;
  • 10A a structure of a voltage generating circuit according to a fifth embodiment which is not part of the present invention;
  • 10B building an in 10A charge transfer stage shown;
  • 11 a signal waveform diagram showing an operation of the in the 10A and 10B circuits shown;
  • 12 a schematic structure of a in 10A shown circuit which generates a control signal;
  • 13 a signal waveform diagram illustrating an operation of an in 12 circuit shown;
  • 14 a structure of a voltage generating circuit according to a sixth embodiment which is not part of the present invention;
  • 15 a signal waveform diagram illustrating an operation of an in 14 circuit illustrated;
  • 16 a structure of a voltage generating circuit according to a seventh embodiment which is not part of the present invention;
  • 17 a signal waveform diagram illustrating an operation of the in 16 circuit shown;
  • 18th a structure of a voltage generating circuit according to an eighth embodiment which is not part of the present invention;
  • 19 a timing diagram illustrating an operation of the in 18th illustrated voltage generating circuit;
  • 20th a structure of a voltage generating circuit according to a ninth embodiment which is not part of the present invention;
  • 21 a timing diagram illustrating an operation of the in 20th reproduces the voltage generating circuit shown;
  • 22 a structure of a voltage generating circuit according to a tenth embodiment, which is part of the present invention;
  • 23 a structure of a voltage generating circuit according to an eleventh embodiment, which is part of the present invention;
  • 24 a structure of a voltage generating circuit according to a twelfth embodiment which is not part of the present invention;
  • 25th a structure of a voltage generating circuit according to a modification of the twelfth embodiment which is not part of the present invention;
  • 26 a structure of a voltage generating circuit according to a thirteenth embodiment which is not part of the present invention; and
  • 27 a structure of a voltage generating circuit according to a modification of the thirteenth embodiment which is not part of the present invention.

Im folgenden werden mit Bezug auf die Figuren verschiedene Ausführungsformen einer Spannungserzeugungsschaltung beschrieben. Von diesen Ausführungsformen sind die mit Bezug auf die 22 und 23 beschriebene zehnte und elfte Ausführungsform Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Die übrigen Ausführungsformen sind nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung, sondern dienen als Erläuterungsbeispiele zum bessern Verständnis der vorliegenden Erfindung.Various embodiments of a voltage generating circuit are described below with reference to the figures. Of these embodiments, those are related to FIG 22 and 23 described tenth and eleventh Embodiment part of the present invention. The other embodiments are not part of the present invention, but serve as explanatory examples for a better understanding of the present invention.

Erste AusführungsformFirst embodiment

1 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer ersten Ausführungsform. Die in 1 dargestellte Spannungserzeugungsschaltung erzeugt eine negative Spannung, die niedriger als ein Referenzpotential ist. In dieser Ausführungsform wird ein Massepotential GND als das Referenzpotential verwendet, und ein Signal zum Steuern eines Ladepumpbetriebes wechselt zwischen einer Massespannung und einer Versorgungsspannung VCC, so dass eine negative Spannung von -VCC erzeugt wird. 1 shows a structure of a voltage generating circuit according to a first embodiment. In the 1 The voltage generating circuit shown generates a negative voltage that is lower than a reference potential. In this embodiment, a ground potential GND used as the reference potential, and a signal for controlling a charge pump operation changes between a ground voltage and a supply voltage VCC so that a negative voltage of -VCC is produced.

In 1 beinhaltet die Spannungserzeugungsschaltung: einen P-Kanal-MOS-Transistor (Isolierschichtfeldeffekttransistor) PQ1, der zwischen einen internen Knoten ND1 und einen Referenzpotentialknoten (im folgenden als ein „Masseknoten“ bezeichnet) GG geschaltet ist und der einen mit einem internen Knoten ND2 verbundenen Gateanschluss besitzt; einen P-Kanal-MOS-Transistor PQ2, der zwischen den internen Knoten ND2 und den Masseknoten GG geschaltet ist und der einen mit dem internen Knoten ND1 verbundenes Gateanschluss besitzt; ein Kapazitätselement C1, das zwischen einen ein Vorladesteuersignal ΦP empfangenden Steuersignaleingangsknoten S1 und einen internen Knoten ND1 geschaltet ist; und ein Kapazitätselement C2, das zwischen einen ein Steuersignal ΦCP für die Ladungsanhäufung empfangenden Steuersignaleingangsknoten S2 und den internen Knoten ND2 geschaltet ist.In 1 includes the voltage generating circuit: a P-channel MOS transistor (insulating layer field effect transistor) PQ1 that is between an internal node ND1 and a reference potential node (hereinafter referred to as a "ground node") GG is switched and one with an internal node ND2 has connected gate connection; a P-channel MOS transistor PQ2 that is between the internal nodes ND2 and the ground node GG is switched and one with the internal node ND1 has connected gate connection; a capacity element C1 that between a control signal input node receiving a precharge control signal ΦP S1 and an internal node ND1 is switched; and a capacity element C2 that between a control signal ΦCP for the control signal input node receiving the charge accumulation S2 and the internal node ND2 is switched.

MOS-Transistoren PQ1 und PQ2 entsprechen dem ersten bzw. dem zweiten Transistor, und Kapazitätselemente C1 und C2 entsprechend dem ersten bzw. dem zweiten Kapazitätselement. Die Steuersignale ΦP und ΦCP entsprechen dem ersten bzw. dem zweiten Steuersignal. Die internen Knoten ND1 und ND2 entsprechen dem ersten bzw. dem zweiten internen Knoten.MOS transistors PQ1 and PQ2 correspond to the first and the second transistor, and capacitance elements C1 and C2 corresponding to the first or the second capacitance element. The control signals ΦP and ΦCP correspond to the first and the second control signal. The internal nodes ND1 and ND2 correspond to the first and second internal nodes, respectively.

Die Spannungserzeugungsschaltung beinhaltet weiter: einen N-Kanal-MOS-Transistor NQ1, der zwischen den internen Knoten ND2 und einen Ausgangsknoten OD1 geschaltet ist und der einen mit einem internen Knoten ND3 verbundenen Gateanschluss besitzt; einen N-Kanal-MOS-Transistor NQ2, der zwischen den internen Knoten ND3 und den Ausgangsknoten OD1 geschaltet ist und der ein mit dem internen Knoten ND2 verbundenen Gateanschluss besitzt; und ein Kapazitätselement C3, das zwischen einen ein Steuersignal ΦCT für die Ladungsübertragung empfangenden Steuersignaleingangsknoten S3 und den internen Knoten ND3 geschaltet ist.The voltage generating circuit further includes: an N-channel MOS transistor NQ1 that is between the internal nodes ND2 and an exit node OD1 is switched and one with an internal node ND3 has connected gate connection; an N-channel MOS transistor NQ2 that is between the internal nodes ND3 and the output node OD1 is switched and the one with the internal node ND2 has connected gate connection; and a capacity element C3 that between a control signal ΦCT control signal input node receiving charge transfer S3 and the internal node ND3 is switched.

Die MOS-Transistoren NQ1 und NQ2 entsprechen dem dritten bzw. dem vierten Transistor, das Kapazitätselement C3 entspricht dem dritten Kapazitätselement und das Steuersignal ΦCT entspricht dem dritten Steuersignal.The MOS transistors NQ1 and NQ2 correspond to the third and the fourth transistor, the capacitance element C3 corresponds to the third capacitance element and the control signal ΦCT corresponds to the third control signal.

Ein Kapazitätselement C4 ist zwischen den Ausgangsknoten OD1 und den Masseknoten geschaltet. Dieses Kapazitätselement C4 dient zum Stabilisieren einer Ausgangsspannung von -VCC gegenüber Änderungen einer Ausgangslast und kann weggelassen werden, wenn die Änderungen in der Ausgangslast und daher die Änderung in der Ausgangsspannung von -VCC gering ist. Eine Spannung auf dem Ausgangsknoten OD1 wird an die nicht dargestellte interne Schaltung angelegt.A capacity element C4 is between the output nodes OD1 and switched the ground node. This element of capacity C4 is used to stabilize an output voltage of -VCC against changes in an output load and can be omitted if the changes in the output load and therefore the change in the output voltage of - VCC is low. A voltage on the output node OD1 is applied to the internal circuit, not shown.

Jedes der Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT wechselt zwischen der Massespannung GND und der Versorgungsspannung VCC.Each of the control signals ΦP . ΦCP and ΦCT alternates between the ground voltage GND and the supply voltage VCC ,

2 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 1 veranschaulicht. Der Einfachheit halber zeigt 2 Betriebswellenformen für den Fall, bei dem die Spannung auf dem Ausgangsknoten OD1 auf dem vorbestimmten Spannungspegel von -VCC ist. Mit Bezug auf 2 wird nun der Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 1 beschrieben werden. 2 Fig. 10 is a timing chart showing an operation of the voltage generating circuit 1 illustrated. For the sake of simplicity shows 2 Operating waveforms for the case where the voltage on the output node OD1 at the predetermined voltage level of -VCC is. Regarding 2 the operation of the voltage generating circuit will now stop 1 to be discribed.

Die Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT ändern sich mit einem Takt T. 2 veranschaulicht Signalwellenformen über eine Zeitspanne von 2-T.The control signals ΦP . ΦCP and ΦCT change with one measure T , 2 illustrates signal waveforms over a period of 2-T ,

Zu einer Zeit t0 sind die Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT auf dem Pegel der Massespannung GND, der Versorgungsspannung VCC bzw. der Massespannung GND. In diesem Zustand ist der Knoten ND1 durch einen Ladungsherausziehbetrieb,des Kapazitätselementes C1 auf dem Spannungspegel von -VCC, und der Knoten ND2 durch einen Ladungsversorgungsbetrieb des Kapazitätselementes C2 auf dem Spannungspegel der Massespannung GND.At a time t0 are the control signals ΦP . ΦCP and ΦCT at the level of the ground voltage GND , the supply voltage VCC or the ground voltage GND , The node is in this state ND1 through a cargo pull-out operation, the capacity element C1 at the voltage level of -VCC , and the knot ND2 by a charge supply operation of the capacity element C2 at the voltage level of the ground voltage GND ,

Für den P-Kanal-MOS-Transistor PQ1 dient der Knoten ND1 als ein Drainanschlussknoten und der Masseknoten GG dient als ein Sourceanschlussknoten. Der P-Kanal-MOS-Transistor PQ1 ist vom Anreicherungstyp und hat eine Schwellspannung einer vorbestimmten Größe. Daher verbleibt der P-Kanal-MOS-Transistor PQ1 im Sperrzustand, da die Potentiale an seinem Gate- und Sourceanschluss gleich sind, und es fließt kein Strom zwischen dem Knoten ND1 und dem Masseknoten GG.For the P-channel MOS transistor PQ1 serves the knot ND1 as a drain connection node and the ground node GG serves as a source connection node. The P-channel MOS transistor PQ1 is of the enhancement type and has a threshold voltage of a predetermined size. Therefore, the P-channel MOS transistor remains PQ1 off, since the potentials at its gate and source are equal, and no current flows between the nodes ND1 and the ground node GG ,

Der MOS-Transistor PQ2 empfängt ein negatives Potential -VCC an seinem Gateanschluss und gleiche Potentiale an seinem Drainanschluss (Knoten ND2) und seinem Sourceanschluss (Masseknoten), so dass kein Strom zwischen dem Drain- und dem Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ2 fließt. The MOS transistor PQ2 receives a negative potential -VCC at its gate connection and equal potentials at its drain connection (node ND2 ) and its source (ground node), so that no current between the drain and the source of the MOS transistor PQ2 flows.

Den N-Kanal-MOS-Transistor NQ1 betreffend ist der Knoten ND2 auf dem Pegel der Massespannung GND, der Ausgangsknoten OD1 ist auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC und der Knoten ND3 ist auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC. Der N-Kanal-MOS-Transistor NQ1 ist vom Anreicherungstyp, hat eine Schwellspannung konstanter Größe und verbleibt im Sperrzustand, wenn das Gatepotential gleich dem Sourceanschlusspotential ist.The N-channel MOS transistor NQ1 regarding is the knot ND2 at the level of the ground voltage GND , the output node OD1 is at the level of the negative voltage -VCC and the knot ND3 is at the level of the negative voltage -VCC , The N-channel MOS transistor NQ1 is of the enhancement type, has a threshold voltage of constant magnitude and remains in the blocking state when the gate potential is equal to the source connection potential.

Der N-Kanal-MOS-Transistor NQ2 hat ein Gatepotential auf dem Pegel der Spannung an dem Knoten ND2 oder auf dem Pegel der Massespannung GND, und besitzt Drain- und Sourceanschluss auf dem gleichen Potential, da der Knoten ND3 und der Ausgangsknoten OD1 auf dem gleichen Potentialpegel sind. Somit fließt kein Strom zwischen dem Drain- und dem Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2. Gemäß dem Steuersignal ΦP, wird der MOS-Transistor PQ2 in den Durchlasszustand gebracht, um den Knoten ND2 auf den Massespannungspegel vorzuladen. In einem anfänglichen Zustand des Ladungspumpbetriebes wird der Vorladespannungspegel des Knotens ND2 in Richtung Massespannung verringert.The N-channel MOS transistor NQ2 has a gate potential at the level of the voltage at the node ND2 or at the level of the ground voltage GND , and has drain and source connections at the same potential because the node ND3 and the output node OD1 are at the same potential level. Thus, no current flows between the drain and the source of the MOS transistor NQ2 , According to the control signal ΦP , the MOS transistor PQ2 brought to the knot ND2 precharge to the ground voltage level. In an initial state of charge pumping operation, the precharge voltage level of the node ND2 reduced in the direction of ground voltage.

Zu einer Zeit t1, wenn sich das Steuersignal ΦP von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC ändert, hebt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C1 den Spannungspegel des Knotens ND1 von der negativen Spannung -VCC auf die Massespannung GND an. In dem stabilen Zustand sind Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ1 auf demselben Spannungspegel, und kein Strom fließt durch den MOS-Transistor PQ1.At a time t1 when the control signal ΦP from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC changes, the charge pumping lifts through the capacitance element C1 the voltage level of the node ND1 from the negative tension -VCC to the ground voltage GND on. The drain and source connection of the MOS transistor are in the stable state PQ1 at the same voltage level and no current flows through the MOS transistor PQ1 ,

In einer Übergangszeitspanne einer anfänglichen Stufe des Ladungspumpbetriebes ist der Knoten ND1 auf dem Spannungspegel, der nicht geringer als die Massespannung GND ist, und der Knoten ND1 und der Masseknoten dienen als Source- bzw. Drainanschluss des MOS-Transistors PQ1. Jedoch ist der Spannungspegel des Knotens ND2 in diesem Zustand hoch. Der MOS-Transistor PQ1 ist vom Anreicherungstyp, empfängt die Gate-Source-Spannung, die nicht höher als ein absoluter Wert der Schwellspannung ist, und verbleibt im Sperrzustand. Somit fließt kein Strom zwischen Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ1.In a transition period of an initial stage of charge pumping is the node ND1 at the voltage level that is not less than the ground voltage GND is, and the knot ND1 and the ground node serve as the source and drain connection of the MOS transistor PQ1 , However, the voltage level of the node ND2 high in this state. The MOS transistor PQ1 is of the enhancement type, receives the gate-source voltage that is not higher than an absolute value of the threshold voltage, and remains in the off state. Thus, no current flows between the drain and source of the MOS transistor PQ1 ,

Da der Knoten ND2 auf dem Pegel der Massespannung GND ist, ist Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ2 auf dem gleichen Potential, und es fließt kein Strom zwischen Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ2, selbst wenn der Spannungspegel des Knotens ND1 von der negativen Spannung -VCC auf die Massespannung GND ansteigt. Durch Anheben des Steuersignals ΦP wird der MOS-Transistors PQ2 in den Sperrzustand gebracht zum Vorbereiten für den nächsten Ladungspumpbetrieb auf den Knoten ND2.Because the knot ND2 at the level of the ground voltage GND is, drain and source connection of the MOS transistor PQ2 at the same potential, and no current flows between the drain and source of the MOS transistor PQ2 , even if the voltage level of the node ND1 from the negative tension -VCC to the ground voltage GND increases. By raising the control signal ΦP becomes the MOS transistor PQ2 brought into the locked state to prepare for the next charge pumping operation on the node ND2 ,

Der Knoten ND2 hält den Pegel der Massespannung GND und der Knoten ND3 ist auf dem Negativspannungspegel. In diesem Zustand ist der MOS-Transistor NQ2 leitend und verbindet elektrisch den Ausgangsknoten OD1 mit dem internen Knoten ND3, sodass der interne Knoten auf dem gleichen Spannungspegel liegt wie der Ausgangsknoten OD1. Dadurch verbleibt der MOS-Transistor NQ1 zuverlässig im Sperrzustand. Wenn die Spannungspegel des internen Knotens ND3 und des Ausgangsknoten OD1 gleich werden hört der Strom auf durch den MOS-Transistor NQ2 zu fließen.The knot ND2 maintains the level of the ground voltage GND and the knot ND3 is at the negative voltage level. The MOS transistor is in this state NQ2 conductive and electrically connects the output node OD1 with the internal node ND3 so that the internal node is at the same voltage level as the output node OD1 , This leaves the MOS transistor NQ1 reliable in the locked state. If the voltage level of the internal node ND3 and the output node OD1 the current through the MOS transistor stops immediately NQ2 to flow.

Durch Angleichen der Spannungspegel des internen Knotens ND3 und des Ausgangsknoten OD1 wird die Gate-Source-Spannung des MOS-Transistors NQ1 auf oder unterhalb der Schwellspannung gehalten, um zu verhindern, dass der MOS-Transistor NQ1 vom Anreicherungstyp vor dem Übertragen von Ladungen in den Durchlasszustand kommt, selbst wenn der interne Knoten ND2 auf den Negativspannungspegel getrieben wird, und der interne Knoten ND2 dient als Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ1. In einer anfänglichen Stufe des Ladungspumpbetriebes, wenn der interne Knoten ND2 auf den negativen Spannungspegel getrieben wird, ist der interne Knoten ND3 auf einem hohen Spannungspegel und der MOS-Transistor NQ1 kann in den Durchlasszustand gebracht werden. In diesem Fall werden vor Erzeugung des Steuersignals ΦCT jedoch lediglich negative Ladungen zu dem Ausgangsknoten OD1 übertragen, und die Ladungen werden für die Verringerung der Ausgangsspannung verwendet. Somit werden die Ladungen wirksam verwendet.By matching the voltage levels of the internal node ND3 and the output node OD1 becomes the gate-source voltage of the MOS transistor NQ1 kept at or below the threshold voltage to prevent the MOS transistor NQ1 of the enrichment type before transmission of charges is in the on state, even if the internal node ND2 is driven to the negative voltage level, and the internal node ND2 serves as the source connection of the MOS transistor NQ1 , In an initial stage of charge pumping operation when the internal node ND2 is driven to the negative voltage level is the internal node ND3 at a high voltage level and the MOS transistor NQ1 can be brought into the open state. In this case, before generating the control signal ΦCT however, only negative charges to the output node OD1 transferred, and the charges are used to reduce the output voltage. Thus, the charges are used effectively.

Zu einer Zeit t2 sinkt das Steuersignal ΦCP von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND, und das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C2 senkt den Spannungspegel des Knotens ND2. Selbst wenn sich der Spannungspegel des Knotens ND2 von der Massespannung GND auf eine negative Spannung ändert ist sowohl Drain- als auch Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ1 auf dem Pegel der Massespannung GND, und es fließt kein Strom zwischen Drain- und Sourceanschluss.At a time t2 the control signal drops ΦCP from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , and the charge pumping through the capacitance element C2 lowers the voltage level of the node ND2 , Even if the voltage level of the node ND2 from the ground voltage GND to a negative voltage changes both the drain and source connection of the MOS transistor PQ1 at the level of the ground voltage GND , and no current flows between drain and source connection.

Da dem MOS-Transistor PQ2 der Knoten ND2 als Drainanschluss dient, sind sowohl Gate- als auch Sourceanschluss (Masseknoten) beide auf dem Pegel der Massespannung. Der MOS-Transistor PQ2 ist vom Anreicherungstyp und besitzt eine Gate-Source-Spannung, die geringer ist als der absolute Wert seiner Schwellspannung, so dass der MOS-Transistor PQ2 den Sperrzustand aufrechterhält. Dementsprechend sinkt der Knoten ND2 durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes C2 auf den Pegel der negativen Spannung -VCC. In diesem Zustand ist der Knoten ND3 auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC, und der MOS-Transistor NQ1, dem der Ausgangsknoten OD1 als Sourceanschluss dient, hat Gate- und Sourceanschluss auf dem gleichen Potential und verbleibt im Sperrzustand. Because the MOS transistor PQ2 the knot ND2 serves as drain connection, both gate and source connection (ground node) are both at the level of the ground voltage. The MOS transistor PQ2 is of the enhancement type and has a gate-source voltage which is less than the absolute value of its threshold voltage, so that the MOS transistor PQ2 maintains the locked state. The knot drops accordingly ND2 through the charge pump operation of the capacitance element C2 to the level of the negative voltage -VCC , The node is in this state ND3 at the level of the negative voltage -VCC , and the MOS transistor NQ1 which the output node OD1 serves as the source connection, has the gate and source connections at the same potential and remains in the blocking state.

Wenn der Knoten ND2 auf den negativen Spannungspegel getrieben wird, wird der Spannungspegel des Knotens ND2 niedriger als der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD1. Der Spannungspegel am Knoten ND3 ist der Spannungspegel am Ausgangsknoten. Wenn das Steuersignal ΦCT auf dem Massespannungspegel ist, ist der MOS-Transistor NQ1 vom Anreicherungstyp und besitzt eine Gate-Source-Spannung, die geringer als die Schwellspannung während der Übertragungsstufe und der stabilen Stufe ist, und hält den Sperrzustand aufrecht, so dass der Knoten ND2 genau auf den negativen Spannungspegel getrieben werden kann.If the knot ND2 is driven to the negative voltage level, the voltage level of the node ND2 lower than the voltage level of the output node OD1 , The voltage level at the node ND3 is the voltage level at the output node. If the control signal ΦCT is at the ground voltage level, is the MOS transistor NQ1 is of the enhancement type and has a gate-source voltage that is less than the threshold voltage during the transfer stage and the stable stage, and maintains the blocking state so that the node ND2 can be driven exactly to the negative voltage level.

Wenn der Knoten ND2 in der Übertragungszeitspanne auf den negativen Spannungspegel getrieben wird, wird der MOS-Transistor PQ1 in den Durchlasszustand gebracht, um den Spannungspegel des Knotens ND1 zu verringern, wenn der Spannungspegel des Knotens ND1 höher als die Massespannung ist.If the knot ND2 is driven to the negative voltage level in the transmission period, the MOS transistor PQ1 placed in the on state to the voltage level of the node ND1 decrease when the voltage level of the node ND1 is higher than the ground voltage.

In dem Ladungspumpbetrieb auf den Knoten ND2 gibt es daher keinen Pfad, der einen Fluss eines den Spannungspegel des Knotens ND2 nachteilig beeinträchtigende Verluststroms erlaubt, und die Ladungen können effizient verwendet werden zum Einstellen des Knotens ND2 auf den Pegel der negativen Spannung - VCC.In the charge pumping operation on the nodes ND2 there is therefore no path that allows a flow of the voltage level of the node ND2 adversely affecting leakage current, and the charges can be used efficiently to adjust the knot ND2 to the level of negative voltage - VCC.

Beim MOS-Transistor NQ2 sind Drain- und Sourceanschluss auf dem gleichen Pegel der negativen Spannung -VCC, so dass kein Strom zwischen Drain- und Sourceanschluss fließt.With the MOS transistor NQ2 are drain and source connections at the same level of negative voltage -VCC , so that no current flows between drain and source connection.

Zu der Zeit t3 steigt das Steuersignal ΦCT von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC an. Zu dieser Zeit ist das Steuersignal ΦP auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC und das Steuersignal ΦCP ist auf dem Pegel der Massespannung GND. In diesem Zustand hebt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C3 den Spannungspegel des Knotens ND3 von der negativen Spannung -VCC auf den Pegel der Massespannung GND an. Da der Knoten ND2 auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC ist, wird der MOS-Transistor NQ1 in den Durchlasszustand gebracht, um den Knoten ND2 an den Ausgangsknoten OD1 zu koppeln. Wenn der Spannungspegel des Ausgangsknoten ÖD1 höher ist als die negative Spannung -VCC, bewegen sich negative elektrische Ladungen von dem Ausgangsknoten OD1 zu dem Knoten ND2, so dass der Ausgangsknoten OD1 und der Knoten ND2 den gleichen Spannungspegel erreichen. Insbesondere ist in dem stabilen Zustand der Ausgangsknoten OD1 auf dem Spannungspegel von -VCC. In diesem Fall sind Gateanschluss und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2 auf dem gleichen Potential und daher verbleibt der MOS-Transistor NQ2 im Sperrzustand, so dass kein Strom zwischen Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2 fließt.By the time t3 the control signal increases ΦCT from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC on. At this time the control signal is ΦP to the level of the supply voltage VCC and the control signal ΦCP is at the level of the ground voltage GND , In this state, the charge pumping lifts through the capacitance element C3 the voltage level of the node ND3 from the negative tension -VCC to the level of the ground voltage GND on. Because the knot ND2 at the level of the negative voltage -VCC is the MOS transistor NQ1 brought to the knot ND2 at the exit node OD1 to couple. When the voltage level of the output node ÖD1 is higher than the negative voltage -VCC , negative electrical charges move from the output node OD1 to the knot ND2 so that the output node OD1 and the knot ND2 reach the same voltage level. In particular, the output node is in the stable state OD1 at the voltage level of -VCC , In this case, the gate connection and source connection of the MOS transistor NQ2 at the same potential and therefore the MOS transistor remains NQ2 in the off state, so no current between drain and source of the MOS transistor NQ2 flows.

In einer Übergangsperiode, wie z.B. einem Beginn des Ladungspumpens, dient dem MOS-Transistor NQ2 der interne Knoten ND3 als Drainanschluss, ist der Gateanschluss des MOS-Transistors NQ2 nach dem Beginn der Ladungsübertragung niedriger als das Potential des Sourceanschlusses, und der MOS-Transistor NQ2 verbleibt im Sperrzustand. Selbst wenn Gate- und Sourceanschluss durch die Ladungsübertragung auf das gleiche Potential gebracht werden, verbleibt der MOS-Transistor NQ2 aufgrund seiner Schwellspannung im Sperrzustand und beeinflusst den Ladungsübertragungsbetrieb nicht nachteilig.In a transitional period, such as the start of charge pumping, the MOS transistor serves NQ2 the internal node ND3 as the drain, is the gate of the MOS transistor NQ2 after the start of charge transfer lower than the potential of the source, and the MOS transistor NQ2 remains in the locked state. Even if the gate and source connections are brought to the same potential by the charge transfer, the MOS transistor remains NQ2 due to its threshold voltage in the blocking state and does not adversely affect the charge transfer operation.

Somit wird der Knoten ND3 gemäß dem Steuersignal ΦCT auf den Versorgungsspannungspegel getrieben, und negative Ladungen können effizient an den Ausgangsknoten OD1 geliefert werden, so dass die negative Spannung -VCC des beabsichtigen Spannungspegels bereitgestellt wird.Thus the knot ND3 according to the control signal ΦCT driven to the supply voltage level, and negative charges can be efficiently sent to the output node OD1 be delivered so that the negative voltage - VCC of the intended voltage level is provided.

Zu einer Zeit t4 fällt das Steuersignal ΦCT von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND ab, und der Spannungspegel des Knotens ND3 sinkt von der Massespannung GND auf die negative Spannung -VCC. Das niedrigstmögliche Potential des Sourceanschlussknotens (Knoten ND2) des MOS-Transistors NQ1 ist die negative Spannung -VCC, und der MOS-Transistor NQ1 wird zuverlässig in den Sperrzustand gebracht.At a time t4 the control signal falls ΦCT from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND and the voltage level of the node ND3 decreases from the ground voltage GND to the negative tension -VCC , The lowest possible potential of the source connection node (node ND2 ) of the MOS transistor NQ1 is the negative tension -VCC , and the MOS transistor NQ1 is reliably brought into the locked state.

Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2 sind auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC und verursachen keinen Stromfluss durch diesen.Drain and source connection of the MOS transistor NQ2 are at the level of the negative voltage -VCC and do not cause current to flow through it.

In der Übergangsperiode beim Beginn des Ladungspumpens, wenn die Knoten ND2 und OD1 auf Spannungspegeln höher als die negative Spannung -VCC sind, kehrt der Knoten ND3 lediglich auf den Spannungspegel des Ausgangsknotens OD1 in dem vorausgehenden Zyklus zurück, und der Ausgangsknoten OD1 dient dem MOS-Transistor NQ2 als Sourceanschluss, Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2 sind auf gleichem Potential, und der MOS-Transistor NQ2 verbleibt im Sperrzustand. Selbst wenn der MOS-Transistor NQ1 eingeschaltet wird sind der Ausgangsknoten OD1 und der interne Knoten ND2, die als Sourceanschluss bzw. Drainanschluss des MOS-Transistors NQ1 dienen, auf dem gleichen Spannungspegel, und kein Strom fließt durch den MOS-Transistor NQ1. In der Übergangsperiode ist der Spannungspegel, auf den der Knoten ND3 zurückkehrt, der Spannungspegel, bei dem der MOS-Transistor NQ1 auf den Sperrzustand festgelegt ist, und keine Ladung wird verschwendet.In the transition period at the start of charge pumping when the nodes ND2 and OD1 at voltage levels higher than the negative voltage -VCC the knot returns ND3 only to the voltage level of the output node OD1 back in the previous cycle, and the output node OD1 serves the MOS transistor NQ2 as source connection, gate and source connection of the MOS transistor NQ2 are at the same potential, and the MOS transistor NQ2 remains in the locked state. Even if the MOS transistor NQ1 the output node is switched on OD1 and the internal node ND2 , which act as the source or drain of the MOS transistor NQ1 serve at the same voltage level, and no current flows through the MOS transistor NQ1 , In the transition period is the voltage level to which the node ND3 returns the voltage level at which the MOS transistor NQ1 is locked and no charge is wasted.

Zu einer Zeit t5 steigt das Steuersignal ΦCP von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC an. In dieser Periode ist das Steuersignal ΦP auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC. Das Steuersignal ΦCT ist auf dem Pegel der Massespannung GND. Gemäß dem Anstieg des Steuersignals ΦCP durch den Ladungspumpbetrieb das Kapazitätselementes C2 steigt der Spannungspegel des Knotens ND2 von der negativen Spannung -VCC auf die Massespannung GND an. Bei diesem Vorgang bleiben Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ1 auf dem Pegel der Massespannung GND, und der MOS-Transistor PQ1 geht in den Sperrzustand gemäß dem Anstieg seines Gateanschlusspotentials. Somit fließt kein Strom durch den MOS-Transistor PQ1.At a time t5 the control signal increases ΦCP from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC on. In this period is the control signal ΦP at the level of the supply voltage VCC , The control signal ΦCT is at the level of the ground voltage GND , According to the increase in the control signal ΦCP through the charge pump operation of the capacity element C2 the voltage level of the node increases ND2 from the negative tension -VCC to the ground voltage GND on. During this process, the drain and source connection of the MOS transistor remain PQ1 at the level of the ground voltage GND , and the MOS transistor PQ1 turns off according to the increase in its gate potential. Thus, no current flows through the MOS transistor PQ1 ,

In dem MOS-Transistor PQ2 steigt der Spannungspegel des Knotens ND2 lediglich von der negativen Spannung -VCC auf die Massespannung GND an und übersteigt die Massespannung GND nicht, so dass der Masseknoten als Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ2 dient, der wiederum im Sperrzustand bleibt.In the MOS transistor PQ2 the voltage level of the node increases ND2 only from the negative tension -VCC to the ground voltage GND on and exceeds the ground voltage GND not, so the ground node as the source of the MOS transistor PQ2 serves, which in turn remains in the locked state.

Wenn das Potential des Knotens ND2 angehoben wird, kann der Knoten ND2 in der Übergangsperiode, wie z.B. einer Anfangsperiode des Ladungspumpbetriebes, auf einem Spannungspegel höher als die Massespannung GND gehalten werden (der Knoten ND2 dient als Sourceanschluss). In diesem Fall wird das Steuersignal ΦP derart verringert, dass der MOS-Transistor PQ2 in den Durchlasszustand gebracht wird, so dass der Knoten ND2 zuverlässig in Richtung Massespannungspegel entladen wird. Daher tritt kein besonderes Problem auf.If the potential of the node ND2 the knot can be lifted ND2 in the transition period, such as an initial period of charge pumping, at a voltage level higher than the ground voltage GND be held (the knot ND2 serves as a source connection). In this case the control signal ΦP reduced so that the MOS transistor PQ2 is brought into the pass state so that the node ND2 is reliably discharged towards the ground voltage level. Therefore, there is no particular problem.

Zu der Zeit t5 ist der Knoten ND3, selbst wenn der Spannungspegel des Knotens ND2 auf den Massespannungspegel steigt, auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC, so dass der MOS-Transistor NQ1 im Sperrzustand bleibt. Selbst wenn der MOS-Transistor NQ2 in den Durchlasszustand geht, ist der interne Knoten ND3 auf dem Spannungspegel des Ausgangsknoten OD1, d.h. dem Pegel der negativen Spannung -VCC, so dass Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2 auf gleicher Spannung sind, und somit bleibt der MOS-Transistor NQ2 im Sperrzustand. Daher fließt kein Strom zwischen Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2.By the time t5 is the knot ND3 , even if the voltage level of the node ND2 to the ground voltage level, at the level of the negative voltage -VCC so the mos transistor NQ1 remains in the locked state. Even if the MOS transistor NQ2 goes into pass state is the internal node ND3 at the voltage level of the output node OD1 , ie the level of the negative voltage -VCC so that gate and source connection of the mos transistor NQ2 are at the same voltage, and thus the MOS transistor remains NQ2 in the locked state. Therefore, no current flows between the drain and source of the MOS transistor NQ2 ,

Zu der Zeit t6 fällt das Steuersignal ΦP auf den Pegel der Massespannung GND. Dementsprechend verringert das Kapazitätselement C1 den Spannungspegel des Knotens ND1 von der Massespannung GND auf die negative Spannung -VCC. Gemäß dieser Spannungsverringerung des Knotens ND1 geht der MOS-Transistor PQ2 in den Durchlasszustand, und der Knoten ND2 wird zuverlässig auf den Pegel der Massespannung GND gesetzt.By the time t6 the control signal falls ΦP to the level of the ground voltage GND , Accordingly, the capacitance element decreases C1 the voltage level of the node ND1 from the ground voltage GND to the negative tension -VCC , According to this tension reduction of the knot ND1 goes the MOS transistor PQ2 in the pass state, and the node ND2 will reliably reach the level of the ground voltage GND set.

Selbst in dem Fall, in dem der Knoten ND2 auf einen hohen Spannungspegel getrieben wird, der in der Übergangsperiode höher als die Massespannung GND ist, kann der Spannungspegel des Knotens ND2 zuverlässig gesenkt werden. In dem nächsten Zyklus kann der Spannungspegel des Knotens ND2 weiter gemäß dem Steuersignal ΦCP verringert werden, und der Ausgangsspannungspegel kann verringert werden.Even in the case where the knot ND2 is driven to a high voltage level, which is higher than the ground voltage in the transition period GND is the voltage level of the node ND2 be reliably lowered. In the next cycle, the voltage level of the node ND2 continue according to the control signal ΦCP can be reduced and the output voltage level can be reduced.

Bei der Potentialverringerung des Knotens ND2 dient dem MOS-Transistor PQ1 der Masseknoten als sein Sourceanschluss und dementsprechend sind Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ1 auf dem gleichen Spannungspegel, so dass der MOS-Transistor PQ1 im Sperrzustand bleibt.When the potential of the node is reduced ND2 serves the MOS transistor PQ1 the ground node as its source connection and accordingly are the gate and source connection of the MOS transistor PQ1 at the same voltage level so the mos transistor PQ1 remains in the locked state.

Zu der Zeit t8 wird ein Zyklus T für einen Ladungspumpbetrieb abgeschlossen, und der zu der Zeit t0 startende Vorgang wird wiederholt werden.By the time t8 becomes a cycle T completed for a charge pumping operation, and that at the time t0 starting process will be repeated.

Bei der in 1 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung fließt daher während des Ladungspumpbetriebes kein Verluststrom, und die Ladungen können effizient verwendet werden zum Erzeugen der internen Spannung auf einem beabsichtigten Pegel.At the in 1 Therefore, the voltage generating circuit shown does not leak current during the charge pumping operation, and the charges can be used efficiently to generate the internal voltage at an intended level.

Die MOS-Transistoren PQ1 und PQ2 sind überkreuz gekoppelt, und die Gateanschlusspotentiale davon sind einzeln festgelegt durch die Ladungspumpvorgänge der Kapazitätselemente. Nachdem diese MOS-Transistoren PQ1 und PQ2 in einen Sperrzustand gebracht sind, können die Spannungspegel der Knoten ND1 und ND2 zuverlässig und schnell gemäß den Steuersignalen geändert werden.The MOS transistors PQ1 and PQ2 are cross-coupled and the gate terminal potentials thereof are individually determined by the charge pumping of the capacitance elements. After these MOS transistors PQ1 and PQ2 are brought into a blocking state, the voltage levels of the nodes ND1 and ND2 be changed reliably and quickly according to the control signals.

Der Einfachheit halber ist der Effekt einer parasitären Kapazität an dem internen Knoten ND2 in der obigen Beschreibung vernachlässigt. Wenn der interne Knoten ND2 eine parasitäre Kapazität einer nicht vernachlässigbaren Größe besitzt, ist die Spannungsamplitude an dem Knoten ND2 geringer als die Versorgungsspannung VCC und dementsprechend ist der absolute Wert der Ausgangsspannung des Ausgangsknotens OD1 verringert. For the sake of simplicity, the effect of parasitic capacitance on the internal node ND2 neglected in the description above. If the internal node ND2 has a parasitic capacitance of a non-negligible size, is the voltage amplitude at the node ND2 less than the supply voltage VCC and accordingly is the absolute value of the output voltage of the output node OD1 decreased.

Das die Spannungsamplitude des internen Knotens ND2 bestimmende Steuersignal ΦCP wird zwischen der Versorgungsspannung VCC und der Massespannung GND gewechselt. Jedoch kann mit der Spannung Vr anstelle der Massespannung GND als Referenzspannung und mit dem Steuersignal ΦCP mit einer Spannungsamplitude eine Ausgangsspannung VOUT des Ausgangsknotens OD1 durch die folgende Beziehung (1) ausgedrückt werden: VOUT = Vr V Φ

Figure DE102004024612B4_0001
That is the voltage amplitude of the internal node ND2 determining control signal ΦCP is between the supply voltage VCC and the ground voltage GND changed. However, with tension Vr instead of the ground voltage GND as reference voltage and with the control signal ΦCP with a voltage amplitude an output voltage VOUT the starting node OD1 through the following relationship ( 1 ) are expressed: VOUT = Vr - V Φ
Figure DE102004024612B4_0001

Allgemein ist die Referenzspannung Vr wie in der obigen Beschreibung der Vorgänge gleich der Massespannung GND oder 0V, und das Steuersignal ΦCP wird von einer Schaltung erzeugt, welche die Versorgungsspannung VCC und die Massespannung GND als Betriebsversorgungsspannungen verwendet. Daher kann, angenommen, dass die Spannungsamplitude gleich der Versorgungsspannung VCC ist, die obige Beziehung (1) in folgende Beziehung (2) abgeändert werden: VOUT = VCC

Figure DE102004024612B4_0002
General is the reference voltage Vr as in the above description of the operations equal to the ground voltage GND or 0V, and the control signal ΦCP is generated by a circuit that uses the supply voltage VCC and the ground voltage GND used as operating supply voltages. Therefore, suppose that the voltage amplitude equal to the supply voltage VCC is the above relationship ( 1 ) in the following relationship ( 2 ) can be changed: VOUT = - VCC
Figure DE102004024612B4_0002

In der obigen Beschreibung können alle Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT zwischen der Versorgungsspannung VCC und der Massespannung GND wechseln, und sind im Hochpegelzustand und im Tiefpegelzustand die gleichen Spannungspegel. Jedoch können die Hochpegelzustände dieser Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT einen verschiedenen Spannungspegel voneinander haben, und die Tiefpegelzustände davon können einen verschiedenen Spannungspegel voneinander haben, sofern die MOS-Transistoren PQ1, PQ2, NQ1 und NQ2 in den Sperrzustand gebracht werden, sodass Stromfluss in einer Richtung entgegengesetzt zu der der Spannungsänderung nach der Änderung der Spannung der internen Knoten ND1, ND2 und ND3 verhindert wird.In the above description, all control signals ΦP . ΦCP and ΦCT between the supply voltage VCC and the ground voltage GND switch, and are the same voltage levels in the high level state and in the low level state. However, the high level states of these control signals ΦP . ΦCP and ΦCT have a different voltage level from each other, and the low-level states thereof may have a different voltage level from each other provided the MOS transistors PQ1 . PQ2 . NQ1 and NQ2 be brought into the blocking state, so that current flow in a direction opposite to that of the voltage change after the voltage change of the internal nodes ND1 . ND2 and ND3 is prevented.

Gemäß der ersten Ausführungsform der ersten Erfindung werden, wie oben beschrieben, die überkreuz gekoppelten P-Kanal-MOS-Transistoren verwendet, und die Gateanschlussknotenpotentiale davon werden festgelegt durch den Ladungspumpbetrieb der Kapazitätselemente. Darüber hinaus wird der Durchlass-/Sperrzustand des Ausgangstransistors festgelegt durch das Steuersignal. Somit wird es möglich, den Fluss eines unnötigen Stromes nach der Änderung des Potentials des Ladungsanhäufungsknotens zu verhindern, so dass die Spannung auf einem beabsichtigten Pegel effizient erzeugt werden kann.According to the first embodiment of the first invention, as described above, the cross-coupled P-channel MOS transistors are used, and the gate terminal potentials thereof are determined by the charge pumping operation of the capacitance elements. In addition, the on / off state of the output transistor is determined by the control signal. Thus, it becomes possible to prevent the flow of an unnecessary current after the potential of the charge accumulation node is changed, so that the voltage at an intended level can be generated efficiently.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

3 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die in 3 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung verwendet die Versorgungsspannung VCC als eine Referenzspannung und erzeugt eine hohe Spannung von 2·VCC, die höher ist als die Versorgungsspannung VCC. 3 shows a structure of a voltage generating circuit according to a second embodiment. In the 3 The voltage generating circuit shown uses the supply voltage VCC as a reference voltage and generates a high voltage of 2 · VCC that is higher than the supply voltage VCC ,

In 3 beinhaltet die Spannungserzeugungsschaltung: einen N-Kanal-MOS-Transistor NQ11, der zwischen einen Spannungsversorgungsknoten (Referenzknoten) PW und einen internen Knoten (erster interner Knotens) ND11 geschaltet ist, und der einen mit einem internen Knoten (zweiter interner Knoten) ND12 verbundenen Gateanschluss besitzt; einen N-Kanal-MOS-Transistor NQ12, der zwischen einen Spannungsversorgungsknoten PW und einen internen Knoten ND12 geschaltet ist, und der einen mit dem internen Knoten ND11 verbundenen Gateanschluss besitzt; ein Kapazitätselement (erstes Kapazitätselement) C11, das zwischen einen ein erstes Steuersignal ΦPZ empfangenden Steuersignaleingangsknoten (erster Steuersignaleingangsknoten) S11 und einen internen Knoten ND11 geschaltet ist; und ein Kapazitätselement (zweites Kapazitätselement) C12, das zwischen einen ein Steuersignal ΦCPZ empfangenden Steuersignaleingangsknoten (zweiter Steuersignaleingangsknoten) S12 und einen internen Knoten ND12 geschaltet ist.In 3 includes the voltage generating circuit: an N-channel MOS transistor NQ11 between a voltage supply node (reference node) PW and an internal node (first internal node) ND11 is switched, and the one with an internal node (second internal node) ND12 has connected gate connection; an N-channel MOS transistor NQ12 that is between a power supply node PW and an internal node ND12 is switched, and the one with the internal node ND11 has connected gate connection; a capacity element (first capacity element) C11 between a first control signal ΦPZ receiving control signal input node (first control signal input node) S11 and an internal node ND11 is switched; and a capacity element (second capacity element) C12 that between a control signal ΦCPZ receiving control signal input node (second control signal input node) S12 and an internal node ND12 is switched.

Die Steuersignal ΦPZ und ΦCPZ wechseln jeweils zwischen der Versorgungsspannung VCC und der Massespannung GND.The control signal ΦPZ and ΦCPZ alternate between the supply voltage VCC and the ground voltage GND ,

Die Spannungserzeugungsschaltung beinhaltet weiter: einen P-Kanal-MOS-Transistor (dritter Transistor) PQ11, der zwischen den internen Knoten ND12 und einen Ausgangsknoten OD11 geschaltet ist, und der einen mit einem internen Knoten (dritter interner Knoten) ND13 verbundenen Gateanschluss besitzt; einen P-Kanal-MOS-Transistor (vierter Transistor) PQ12, der zwischen den internen Knoten ND13 und den Ausgangsknoten OD11 geschaltet ist und der einen mit dem internen Knoten ND12 verbundenen Gateanschluss besitzt; und ein Kapazitätselement (drittes Kapazitätselement) G13, das zwischen einen ein Steuersignal ΦCTZ empfangenden Steuersignaleingangsknoten (dritter Steuersignaleingangsknoten) S13 und den internen Knoten ND13 geschaltet ist.The voltage generating circuit further includes: a P-channel MOS transistor (third transistor) PQ11 that is between the internal nodes ND12 and an exit node OD11 is switched, and the one with an internal node (third internal node) ND13 has connected gate connection; a P-channel MOS transistor (fourth transistor) PQ12 that is between the internal nodes ND13 and the output node OD11 is switched and one with the internal node ND12 has connected gate connection; and a capacity element (third capacity element) G13 that between a control signal ΦCTZ receiving control signal input node (third control signal input node) S13 and the internal node ND13 is switched.

In der obigen Beschreibung entsprechen die Elemente in den Klammern den Elementen in den Ansprüchen. Das Steuersignal ΦCTZ wechselt zwischen der Versorgungsspannung VCC und der Massespannung GND. In the above description, the elements in the parentheses correspond to the elements in the claims. The control signal ΦCTZ changes between the supply voltage VCC and the ground voltage GND ,

Der Ausgangsknoten OD11 ist versehen mit einer stabilisierenden Kapazität C14 zum Stabilisieren einer Spannung am Ausgangsknoten OD11. Diese stabilisierende Kapazität C14 muss nicht vorgesehen sein, wenn die Änderung der Last am Ausgangsknoten OD11 gering ist.The exit node OD11 is provided with a stabilizing capacity C14 to stabilize a voltage at the output node OD11 , This stabilizing capacity C14 need not be provided when changing the load on the output node OD11 is low.

Eine in 3 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung ist gleich der Spannungserzeugungsschaltung aus 1, sofern die Leitfähigkeitstypen der Transistoren invertiert werden und der Masseknoten und der Versorgungsknoten miteinander vertauscht werden. Die Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ und ΦCTZ sind komplementär zu den Steuersignalen ΦP, ΦCP und ΦCT aus 1.One in 3 The voltage generating circuit shown is the same as the voltage generating circuit 1 , provided the conductivity types of the transistors are inverted and the ground node and the supply node are interchanged. The control signals ΦPZ . ΦCPZ and ΦCTZ are complementary to the control signals ΦP . ΦCP and ΦCT out 1 ,

4 ist ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 3 veranschaulicht. Der Einfachheit halber veranschaulicht 4 auch die Signalwellenformen in dem Fall, wenn die Ausgangsspannung stabil auf den Pegel von 2·VCC ist. Mit Bezug auf 4 wird nun ein Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 3 beschrieben werden. 4 Fig. 10 is a signal waveform diagram showing an operation of the voltage generating circuit 3 illustrated. Illustrated for simplicity 4 also the signal waveforms in the case when the output voltage is stable at the level of 2 · VCC. Regarding 4 operation of the voltage generating circuit is now carried out 3 to be discribed.

In der Spannungserzeugungsschaltung aus 3 sind wie oben beschrieben die Leitfähigkeitstypen der Transistoren in der Schaltung aus 1, welche die negative Spannung -VCC erzeugt, invertiert. Daher werden ähnliche Vorgänge durchgeführt. Somit kann der Fluss eines Verluststroms verhindert werden.In the voltage generating circuit 3 As described above, the conductivity types of the transistors in the circuit are made of 1 which is the negative voltage -VCC generated, inverted. Therefore, similar operations are carried out. The flow of a leakage current can thus be prevented.

Zu der Zeit t0 sind die Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ und ΦCTZ auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC, der Massespannung GND bzw. der Versorgungsspannung VCC. In diesem Zustand ist der Knoten ND11 auf einem hohen Spannungspegel von 2·VCC und der Knoten ND12 ist auf einem Pegel der Versorgungsspannung VCC (in dem stabilen Zustand). Der MOS-Transistor NQ11 hat einen Spannungsversorgungsknoten PW, der als Sourceanschluss dient, und dessen Gate- und Sourceanschluss sind auf dem gleichen Spannungspegel, und der MOS-Transistor NQ11 ist in den Sperrzustand gebracht.By the time t0 are the control signals ΦPZ . ΦCPZ and ΦCTZ at the level of the supply voltage VCC , the ground voltage GND or the supply voltage VCC , The node is in this state ND11 at a high voltage level of 2 · VCC and the node ND12 is at the level of the supply voltage VCC (in the stable state). The MOS transistor NQ11 has a power supply node PW , which serves as the source connection, and whose gate and source connection are at the same voltage level, and the MOS transistor NQ11 is put in the locked state.

Selbst wenn der MOS-Transistor NQ12 ein Potential der hohen Spannung von 2·VCC an dem Gateanschluss empfängt, sind der Spannungspegel des Knotens ND12 und des Spannungsversorgungsknotens PW gleich, so dass kein Strom zwischen Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ12 fließt.Even if the MOS transistor NQ12 receiving a potential of the high voltage of 2 * VCC at the gate terminal is the voltage level of the node ND12 and the power supply node PW same, so no current between drain and source of the MOS transistor NQ12 flows.

Der Knoten ND13 ist auf dem Pegel der hohen Spannung von 2·VCC, und der MOS-Transistor PQ11 hat einen Gateanschluss auf einem Potential nicht unterhalb dem von Source- und Drainanschluss, und der MOS-Transistor PQ11 bleibt im Sperrzustand. Wenn die Ausgangsspannung stabil ist, ist der Knoten ND12 auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC, und daher ist der MOS-Transistor PQ12 im Durchlasszustand. Darüber hinaus sind die Spannungspegel des Knotens ND13 und des Ausgangsknotens OD11 gleich, so dass kein Strom durch den MOS-Transistor PQ12 fließt.The knot ND13 is at the high voltage level of 2 · VCC, and the MOS transistor PQ11 has a gate connection at a potential not below that of the source and drain connection, and the MOS transistor PQ11 remains locked. When the output voltage is stable, the node is ND12 at the level of the supply voltage VCC , and therefore the MOS transistor PQ12 in the open state. In addition, the voltage levels of the node ND13 and the output node OD11 same, so no current through the MOS transistor PQ12 flows.

In einer Übergangsperiode, wie z.B. einem Beginn des Ladungspumpbetriebes, wenn die Spannung des Ausgangsknotens OD11 geringer ist als der Pegel der endgültigen Spannung von 2·VCC, ist der MOS-Transistor PQ12 in den Durchlasszustand gebracht, um den Knoten ND13 elektrisch mit dem Ausgangsknoten OD11 zu verbinden, wenn der Spannungspegel des Knotens ND12 geringer gemacht ist als die Spannungspegel der Knoten ND13 und des Ausgangsknotens OD11. In diesem Fall fließt jedoch ein Strom in der Richtung des steigenden Spannungspegels des Ausgangsknotens OD11. Daher fließt kein Verluststrom, der den Anstieg der Spannung des Ausgangsknotens OD11 behindert. Bei diesem Vorgang endet der Fluss des Stroms durch den MOS-Transistor PQ12, wenn die Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 und des Knotens ND13 sich gegenseitig angleichen. In diesem Zustand sind, da der Ausgangsknoten OD11 als Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ11 dient, die Potentiale von Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ11 gleich, und der MOS-Transistor PQ11 verbleibt im Sperrzustand.In a transitional period, such as the start of charge pumping when the voltage of the output node OD11 is less than the level of the final voltage of 2 · VCC, the MOS transistor is PQ12 brought to the knot ND13 electrically with the output node OD11 to connect when the voltage level of the node ND12 is made lower than the voltage level of the nodes ND13 and the output node OD11 , In this case, however, a current flows in the direction of the rising voltage level of the output node OD11 , Therefore, no leakage current flows, causing the voltage rise of the output node OD11 with special needs. In this process, the flow of current through the MOS transistor ends PQ12 when the voltage level of the output node OD11 and the knot ND13 align with each other. Are in this state because of the output node OD11 as the source connection of the MOS transistor PQ11 serves the potentials of the gate and source connection of the MOS transistor PQ11 the same, and the MOS transistor PQ11 remains in the locked state.

Zu der Zeit t1 fällt das Steuersignal ΦPZ von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND. Der MOS-Transistor NQ11 geht in den Sperrzustand, und das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C11 verringert den Spannungspegel des Knotens ND11 von der hohen Spannung von 2·VCC auf die Versorgungsspannung VCC. In diesem Zustand ist der Knoten ND12 auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC und der MOS-Transistor NQ12 ist im Sperrzustand. Das Potential des Knotens ND12 verursacht keine Änderung, und es fließt kein Verluststrom in diesem Zustand.By the time t1 the control signal falls ΦPZ from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , The MOS transistor NQ11 goes into the locked state, and the charge pumping through the capacitance element C11 reduces the voltage level of the node ND11 from the high voltage of 2 · VCC to the supply voltage VCC , The node is in this state ND12 at the level of the supply voltage VCC and the MOS transistor NQ12 is in the locked state. The potential of the knot ND12 causes no change and no leakage current flows in this state.

Zur Zeit t2 steigt das Steuersignal ΦCPZ von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC und der Spannungspegel des Knotens ND12 steigt von der Versorgungsspannung VCC auf die hohe Spannung von 2·VCC. In diesem Zustand sind, selbst wenn der MOS-Transistor NQ11 in den Durchlasszustand geht, die Spannungspegel des Knotens ND11 und des Versorgungsspannungsknoten PW gleich und daher fließt kein Strom. Wenn der interne Knoten ND12 den Pegel der hohen Spannung von 2·VCC erreicht, ist der Gateanschluss des MOS-Transistors PQ12 auf ein Potential eingestellt, das nicht geringer ist als das Sourceanschluss- und Drainanschlusspotential, und der MOS-Transistor PQ12 ist zuverlässig auf den Sperrzustand festgelegt. Der Gateanschluss des MOS-Transistors PQ11 ist auf der hohen Spannung von 2-VCC. Selbst wenn der Spannungspegel des Knotens ND12 auf die hohe Spannung von 2·VCC angehoben wird, dient dem MOS-Transistor PQ11 der Knoten ND12 als Sourceanschluss, sein Gateanschluss ist auf das gleiche Potential gebracht wie sein Sourceanschluss, und daher verbleibt der MOS-Transistor PQ11 im Sperrzustand.For now t2 the control signal increases ΦCPZ from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC and the voltage level of the node ND12 increases from the supply voltage VCC to the high voltage of 2 · VCC. In this state, even if the MOS transistor NQ11 goes into the on state, the voltage level of the node ND11 and the supply voltage node PW the same and therefore no electricity flows. If the internal node ND12 reaches the high voltage level of 2 · VCC, is the gate of the MOS transistor PQ12 set to a potential not less than the source and drain potential, and the MOS transistor PQ12 is reliably set to the locked state. The gate connection of the MOS transistor PQ11 is on the high voltage of 2-VCC. Even if the voltage level of the node ND12 is raised to the high voltage of 2 · VCC, serves the MOS transistor PQ11 the knot ND12 as a source connection, its gate connection is brought to the same potential as its source connection, and therefore the MOS transistor remains PQ11 in the locked state.

Im Übergangszustand, in dem die Spannung des Ausgangsknotens OD11 geringer ist als die hohe Endspannung von 2·VCC, geht der MOS-Transistor PQ12 aufgrund des Potentialanstiegs des Knotens ND12 in den Sperrzustand. Der Ausgangsknoten OD11 und der interne Knoten ND13 sind bereits elektrisch verbunden und sind auf dem gleichen Spannungspegel gesetzt. Die Gate-Source-Spannung des MOS-Transistors PQ11 ist in diesem Zustand höchstens auf einem Pegel, dessen absoluter Wert geringer ist als die Schwellspannung des MOS-Transistors PQ11, und der MOS-Transistor PQ11 verbleibt im Sperrzustand.In the transition state, in which the voltage of the output node OD11 is lower than the high final voltage of 2 · VCC, the MOS transistor goes PQ12 due to the potential increase of the node ND12 in the locked state. The exit node OD11 and the internal node ND13 are already electrically connected and are set to the same voltage level. The gate-source voltage of the MOS transistor PQ11 is in this state at most at a level whose absolute value is less than the threshold voltage of the MOS transistor PQ11 , and the MOS transistor PQ11 remains in the locked state.

Die MOS-Transistoren NQ11, NQ12, PQ11 und PQ12 sind jeweils vom Anreicherungstyp und gehen nur in den Sperrzustand, wenn die Gate-Source-Spannung davon einen Pegel erreicht, dessen absoluter Wert gleich oder höher ist als die Schwellspannung.The MOS transistors NQ11 . NQ12 . PQ11 and PQ12 are each of the enhancement type and only go into the off state when the gate-source voltage thereof reaches a level whose absolute value is equal to or higher than the threshold voltage.

Zu der Zeit t3 fällt das Steuersignal ΦCTZ von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND. Gemäß dem Abfall des Steuersignals ΦCTZ senkt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C13 den Spannungspegel des Knotens ND13 von der hohen Spannung von 2·VCC auf die Versorgungsspannung VCC und der Gateanschluss des MOS-Transistors PQ11 ist auf einem wesentlich geringeren Potential als der Sourceanschluss, so dass der MOS-Transistor PQ11 in den Durchlasszustand geht zum elektrischen Koppeln des Knotens ND12 an den Ausgangsknoten OD11.By the time t3 the control signal falls ΦCTZ from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , According to the drop in the control signal ΦCTZ lowers charge pumping through the capacitance element C13 the voltage level of the node ND13 from the high voltage of 2 · VCC to the supply voltage VCC and the gate of the MOS transistor PQ11 is at a much lower potential than the source connection, so the MOS transistor PQ11 goes into the pass state for electrical coupling of the node ND12 at the exit node OD11 ,

Wenn der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 geringer ist als der Endspannungspegel von 2·VCC werden positive Ladungen von dem internen Knoten ND12 an den Ausgangsknoten OD11 geliefert, und der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 steigt an. Bei diesem Vorgang des Lieferns von Ladungen an den Ausgangsknoten OD11 ist das Potential des Gateanschlusses des MOS-Transistors PQ12 gleich oder höher als das des Sourceanschlusses, und der MOS-Transistor PQ12 verbleibt im Sperrzustand. Daher fließt kein Strom.If the voltage level of the output node OD11 is less than the final voltage level of 2 · VCC positive charges from the internal node ND12 at the exit node OD11 supplied, and the voltage level of the output node OD11 rises. In this process of delivering loads to the output node OD11 is the potential of the gate of the MOS transistor PQ12 equal to or higher than that of the source, and the MOS transistor PQ12 remains in the locked state. Therefore, no current flows.

Zu der Zeit t4 steigt das Steuersignal ΦCTZ von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC an. Das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C13 hebt den Spannungspegel des Knotens ND13 von der Versorgungsspannung VCC auf die hohe Spannung von 2·VCC an. Das Potential des Gates des MOS-Transistors PQ11 ist gleich oder höher als das des Sourceanschlusses davon, und der MOS-Transistor PQ11 geht in den Sperrzustand.By the time t4 the control signal increases ΦCTZ from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC on. The charge pumping through the capacitance element C13 raises the voltage level of the node ND13 from the supply voltage VCC to the high voltage of 2 · VCC. The potential of the gate of the MOS transistor PQ11 is equal to or higher than that of the source thereof, and the MOS transistor PQ11 goes into the locked state.

In der Übergangsperiode, wenn der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 geringer ist als die hohe Spannung von 2·VCC, geht der MOS-Transistor PQ12 in den Durchlasszustand. Selbst in diesem Zustand werden jedoch positive Ladungen von dem Knoten ND13 an den Ausgangsknoten OD11 geliefert, so dass der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 angehoben wird.In the transition period when the voltage level of the output node OD11 is less than the high voltage of 2 · VCC, the MOS transistor goes PQ12 in the pass state. Even in this state, however, positive charges from the node ND13 at the exit node OD11 supplied so that the voltage level of the output node OD11 is raised.

Insbesondere, wenn der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 geringer ist als die hohe Spannung von 2·VCC, ist in der Übergangsperiode der Anfangsstufe des Ladungspumpbetriebs normalerweise der Spannungspegel des Knotens ND12 geringer als die hohe Spannung von 2·VCC, und der Ausgangsknoten OD11 ist im wesentlichen auf dem gleichen Spannungspegel (der Spannungspegel des Knotens ND13 ist auf den gleichen Spannungspegel gesetzt wie der Ausgangsknoten vor dem Übertragen von Ladungen). In diesem Zustand ist daher die Gate-Source-Spannung des MOS-Transistors PQ12 vom Anreicherungstyp nicht höher als der absolute Wert der Schwellspannung, und der MOS-Transistor PQ12 verbleibt im Sperrzustand.Especially when the voltage level of the output node OD11 is less than the high voltage of 2 · VCC, the voltage level of the node is normally in the transition period of the initial stage of charge pumping ND12 less than the high voltage of 2 · VCC, and the output node OD11 is essentially at the same voltage level (the voltage level of the node ND13 is set to the same voltage level as the output node before transferring charges). The gate-source voltage of the MOS transistor is therefore in this state PQ12 of the enhancement type not higher than the absolute value of the threshold voltage, and the MOS transistor PQ12 remains in the locked state.

In dieser Übergangsperiode ist das Potential des Gateanschlusses des MOS-Transistors PQ11 höher als das des Sourceanschlusses (Ausgangsknoten OD11), und daher verbleibt der MOS-Transistor PQ11 im Sperrzustand. Somit fließt kein Verluststrom von dem Ausgangsknoten OD11 zu dem internen Knoten ND12.In this transition period is the potential of the gate of the MOS transistor PQ11 higher than that of the source connection (output node OD11 ), and therefore the MOS transistor remains PQ11 in the locked state. Thus, no leakage current flows from the output node OD11 to the internal node ND12 ,

Zu der Zeit t5 fällt das Steuersignal ΦCPZ von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND. Das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C12 verringert den Spannungspegel des Knotens ND12 von der hohen Spannung von 2·VCC auf die Versorgungsspannung VCC. Der Knoten ND11 ist auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC. Das Potential von Source- und Gateanschlusses des MOS-Transistors NQ12 ist zueinander gleich, und der MOS-Transistor NQ12 verbleibt im Sperrzustand.By the time t5 the control signal falls ΦCPZ from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , The charge pumping through the capacitance element C12 reduces the voltage level of the node ND12 from the high voltage of 2 · VCC to the supply voltage VCC , The knot ND11 is at the level of the supply voltage VCC , The potential of the source and gate connection of the MOS transistor NQ12 is equal to each other, and the MOS transistor NQ12 remains in the locked state.

Das Gateanschlusspotential des MOS-Transistors PQ12 wird niedriger als der Spannungspegel seines Sourceanschlusses (Ausgangsknoten OD11), und der MOS-Transistor PQ12 geht in den Durchlasszustand, so dass der Ausgangsknoten OD11 mit dem internen Knoten ND13 elektrisch verbunden wird. Durch die Verbindung des internen Knotens ND13 und des Ausgangsknotens OD11 ist das Potential von Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ11 gleich, und somit verbleibt der MOS-Transistor PQ11 im Sperrzustand. Daher fließt, selbst wenn der interne Knoten ND13 aufgeladen ist, nur ein Strom, der zum genauen Übertragen von Ladungen zu dem Ausgangsknoten benötigt wird, und es fließt kein Verluststrom. The gate connection potential of the MOS transistor PQ12 becomes lower than the voltage level of its source connection (output node OD11 ), and the MOS transistor PQ12 goes into the pass state, so the output node OD11 with the internal node ND13 is electrically connected. By connecting the internal node ND13 and the output node OD11 is the potential of the gate and source connection of the MOS transistor PQ11 equal, and thus the MOS transistor remains PQ11 in the locked state. Therefore, even if the internal node flows ND13 is charged only a current needed to transfer charges accurately to the output node and no leakage current flows.

In der Übergangsperiode wird, selbst wenn der Spannungspegel des Knotens ND13 beim Anheben des Spannungspegels des internen Knotens ND12 durch das Steuersignal ΦCPZ niedriger wird als der Spannungspegel des internen Knotens ND12, der MOS-Transistor PQ11 im Sperrzustand gehalten (die Gate-Source-Spannung wird nicht höher als der absolute Wert der Schwellspannung gehalten).In the transition period, even if the voltage level of the node ND13 when raising the voltage level of the internal node ND12 through the control signal ΦCPZ becomes lower than the voltage level of the internal node ND12 , the MOS transistor PQ11 held in the off state (the gate-source voltage is not held higher than the absolute value of the threshold voltage).

In der Übergangsperiode, kann der Spannungspegel des Knotens ND12 unterhalb die Versorgungsspannung VCC sinken, wenn die Spannung am Ausgangsknoten OD11 noch nicht den Endspannungspegel erreicht hat. In diesem Zustand ist der Knoten ND11 auf dem Pegel der Versorgungsspannung und der Knoten ND12 wird auf dem Spannungspegel gehalten, der um die Schwellspannung des MOS-Transistors NQ12 geringer ist als die Versorgungsspannung VCC. Ein Strom, der in diesem Zustand fließt, wird nur geliefert von dem Versorgungsknoten PW durch den MOS-Transistor NQ12, um den Spannungspegel auszugleichen. Es fließt kein Verluststrom.In the transition period, the voltage level of the node can ND12 below the supply voltage VCC decrease when the voltage at the output node OD11 has not yet reached the final voltage level. The node is in this state ND11 at the level of the supply voltage and the nodes ND12 is held at the voltage level around the threshold voltage of the MOS transistor NQ12 is lower than the supply voltage VCC , A current that flows in this state is only supplied by the supply node PW through the MOS transistor NQ12 to equalize the voltage level. There is no leakage current.

Zu der Zeit t6 steigt das Steuersignal ΦPZ von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC. Das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C11 hebt den Spannungspegel des Knotens ND11 von der Versorgungsspannung VCC auf den hohen Spannungspegel von 2·VCC an, so dass der MOS-Transistor NQ12 in den Durchlasszustand gebracht wird, und der Knoten ND12 ist zuverlässig auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC gesetzt.By the time t6 the control signal increases ΦPZ from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC , The charge pumping through the capacitance element C11 raises the voltage level of the node ND11 from the supply voltage VCC to the high voltage level of 2 · VCC so that the MOS transistor NQ12 is brought into the pass state, and the node ND12 is reliable to the level of the supply voltage VCC set.

Daher fließt kein Verluststrom während der Zeitspannen des Vorladens auf die Versorgungsspannung VCC, des Aufladens auf die hohe Spannung 2·VCC und des Übertragens der angehäuften Ladungen auf den Ausgangsknoten zu dem internen Knoten ND12, der als Ladungsanhäufungsknoten dient gemäß den Steuersignalen ΦPZ, ΦCPZ bzw. ΦCTZ. Daher können die Ladungen wirksam derart verwendet werden, dass eine hohe Spannung von 2·VCC erzeugt wird.Therefore, no leakage current flows to the supply voltage during the precharging periods VCC , charging to the high voltage 2 * VCC and transferring the accumulated charges to the output node to the internal node ND12 serving as a charge accumulation node according to the control signals ΦPZ . ΦCPZ respectively. ΦCTZ , Therefore, the charges can be effectively used to generate a high voltage of 2 · VCC.

Bei dem Aufbau der Spannungserzeugungsschaltung aus 3 wird das Vorhandensein einer parasitären Kapazität am Knoten ND12 vernachlässigt. Wenn eine nicht vernachlässigbare parasitäre Kapazität am internen Knoten ND12 vorhanden ist, wird die Amplitude der Spannung am internen Knoten ND12 geringer als die Versorgungsspannung VCC gemacht. Somit ist die Ausgangsspannung des Ausgangsknotens OD11 folglich auf einem Pegel, der geringer als die hohe Spannung von 2·VCC ist.When building the voltage generating circuit out 3 becomes the presence of parasitic capacitance at the node ND12 neglected. If there is a non-negligible parasitic capacitance at the internal node ND12 is present, the amplitude of the voltage at the internal node ND12 less than the supply voltage VCC made. Thus, the output voltage is the output node OD11 consequently at a level less than the high voltage of 2 · VCC.

Allgemein angenommen, dass das Steuersignal ΦCPZ ähnlich wie bei der vorhergehenden Ausführungsform die Amplitude von hat und dass der Spannungsversorgungsknoten PW auf einer Spannung VPW ist, wird die Ausgangsspannung VOUT von dem Ausgangsknoten OD11 durch die folgende Beziehung (3) wiedergegeben: VOUT = VPW + V Φ

Figure DE102004024612B4_0003
Generally assumed that the control signal ΦCPZ similar to the previous embodiment, the amplitude of has and that the power supply node PW on a tension VPW is the output voltage VOUT from the output node OD11 through the following relationship ( 3 ) reproduced: VOUT = VPW + V Φ
Figure DE102004024612B4_0003

Daher ist die Amplitude des Steuersignals ΦCPZ gemäß einem benötigten Spannungspegel festgelegt. In dem in 3 gezeigten Aufbau ist der Spannungsversorgungsknoten PW auf einem Pegel der Versorgungsspannung VCC und das Steuersignal ΦCPZ hat die Amplitude der Versorgungsspannung VCC, so dass die Ausgangsspannung VOUT durch die folgende Beziehung (4) wiedergegeben werden kann: VOUT = 2 VCC

Figure DE102004024612B4_0004
Therefore, the amplitude of the control signal ΦCPZ set according to a required voltage level. In the in 3 The structure shown is the voltage supply node PW at a level of the supply voltage VCC and the control signal ΦCPZ has the amplitude of the supply voltage VCC so that the output voltage VOUT through the following relationship ( 4 ) can be reproduced: VOUT = 2 VCC
Figure DE102004024612B4_0004

Es ist notwendig, dass die Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ und ΦCTZ in ihrer Spannung gleich zueinander sind in dem Hochpegelzustand und in dem Tiefpegelzustand. Die Hochpegelzustände und die Tiefpegelzustände der Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ und ΦCTZ können verschieden voneinander sein, sofern das Vorladen des internen Knotens ND12, das Liefern von Ladungen und das Übertragen der Ladungen ausgeführt werden kann, während die An/Aus-Zustände der MOS-Transistoren NQ11, NQ12, PQ11 und PQ12 sichergestellt sind.It is necessary that the control signals ΦPZ . ΦCPZ and ΦCTZ are equal in voltage to each other in the high level state and in the low level state. The high level and the low level of the control signals ΦPZ . ΦCPZ and ΦCTZ can be different from each other, provided the internal node is preloaded ND12 , the delivery of charges and the transfer of charges can be carried out during the on / off states of the MOS transistors NQ11 . NQ12 . PQ11 and PQ12 are ensured.

Gemäß der zweiten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die N-Kanal-MOS-Transistoren überkreuz gekoppelt und wird das Laden des Ladungsanhäufungsknotens durch Verwenden des Ladungspumpbetriebes des Kapazitätselementes durchgeführt. Die Ladungen können an den Ladungsanhäufungsknoten geliefert werden nachdem die MOS-Transistoren in den Sperrzustand gebracht sind. Somit kann ein Verluststrom verhindert werden, und eine positive hohe Spannung kann effizient erzeugt werden.According to the second embodiment, as described above, the N-channel MOS transistors are cross-coupled, and the charge accumulation node is charged by using the charge pumping operation of the capacitance element. The charges can be delivered to the charge accumulation node after the MOS transistors are turned off. Thus, leakage current can be prevented, and a positive high voltage can be generated efficiently.

Dritte Ausführungsform Third embodiment

5 zeigt schematisch einen Aufbau einer internen Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform. 5 schematically shows a structure of an internal voltage generation circuit according to a third embodiment.

In 5 beinhaltet die interne Spannungserzeugungsschaltung: eine Steuersignalerzeugungsschaltung 1 zum Erzeugen der Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT gemäß einem Wiederholungssignal Φ0; eine Negativspannungserzeugungsschaltung 10 zum Erzeugen einer negativen Spannung -VCC gemäß Steuersignalen ΦP, ΦCP und ΦCT, die von der Steuersignalerzeugungsschaltung 1 empfangen werden; eine Inverterschaltung 15 zum Invertieren von Steuersignalen ΦP, ΦCP und ΦCT derart, dass Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ bzw. ΦCTZ erzeugt werden; und eine Positivspannungserzeugungsschaltung 20 zum Erzeugen einer positiven Spannung von 2·VCC gemäß Steuersignalen ΦPZ, ΦCPZ und ΦCTZ, die von der Inverterschaltung 15 angelegt sind.In 5 includes the internal voltage generating circuit: a control signal generating circuit 1 to generate the control signals ΦP, ΦCP and ΦCT according to a repeat signal Φ0 ; a negative voltage generating circuit 10 to generate a negative voltage -VCC according to control signals ΦP . ΦCP and ΦCT by the control signal generating circuit 1 be received; an inverter circuit 15 for inverting control signals ΦP . ΦCP and ΦCT such that control signals ΦPZ . ΦCPZ respectively. ΦCTZ be generated; and a positive voltage generation circuit 20th for generating a positive voltage of 2 · VCC according to control signals ΦPZ . ΦCPZ and ΦCTZ by the inverter circuit 15 are created.

Die Negativspannungserzeugungsschaltung 10 hat einen Aufbau, der ähnlich dem der Spannungserzeugungsschaltung aus 1 ist, und die Positivspannungserzeugungsschaltung 20 hat einen Aufbau, der ähnlich der der Spannungserzeugungsschaltung aus 3 ist. Die Steuersignalerzeugungsschaltung 1 ist für die Negativ- und die Positivspannungserzeugungsschaltungen 10 und 20 gemeinsam vorgesehen. Die internen Spannungen auf beabsichtigten Pegeln von -VCC und 2·VCC können effizient erzeugt werden mit einer verringerten Besetzungsfläche.The negative voltage generation circuit 10 has a structure similar to that of the voltage generating circuit 1 and the positive voltage generating circuit 20th has a structure similar to that of the voltage generating circuit 3 is. The control signal generation circuit 1 is for the negative and positive voltage generating circuits 10 and 20th provided together. The internal voltages at intended levels of -VCC and 2 · VCC can be generated efficiently with a reduced occupation area.

6 zeigt schematisch einen Aufbau einer Steuersignalerzeugungsschaltung 1 aus 5. In 6 beinhaltet die Steuersignalerzeugungsschaltung 1: stufenförmige Verzögerungsschaltungen 30a bis 30d aus vier Stufen zum Empfangen des Wiederholungssignals Φ0; einen Inverter 32a, der ein Ausgangssignal Φ1 der Verzögerungsschaltung 30a empfängt; einen Inverter 32b, der ein Ausgangssignal Φ3 der Verzögerungsschaltung 30c empfängt; und eine ODER-Schaltung 33, die das Ausgangssignal des Inverters 32a und ein Ausgangssignal Φ4 der Verzögerungsschaltung 30d empfängt, um ein Steuersignal ΦCP zu erzeugen; und eine UND-Schaltung 34, die das Ausgangssignal Φ2 der Verzögerungsschaltung 30b und das Ausgangssignal des Inverters 32b empfängt, um das Steuersignal ΦCT zu erzeugen. 6 schematically shows a structure of a control signal generating circuit 1 out 5 , In 6 includes the control signal generating circuit 1 : step delay circuits 30a to 30d of four stages for receiving the repetition signal Φ0 ; an inverter 32a which is an output signal Φ1 the delay circuit 30a receives; an inverter 32b which is an output signal Φ3 the delay circuit 30c receives; and an OR circuit 33 which is the output signal of the inverter 32a and an output signal Φ4 the delay circuit 30d receives a control signal ΦCP to create; and an AND circuit 34 which is the output signal Φ2 the delay circuit 30b and the output signal of the inverter 32b receives the control signal ΦCT to create.

Jeder der Verzögerungsschaltungen 30a bis 30d ist aus einer geraden Anzahl von Stufen der stufenförmigen Inverter ausgebildet und besitzt eine Verzögerungszeit DP.Each of the delay circuits 30a to 30d is formed from an even number of stages of the step-shaped inverters and has a delay time DP.

7 ist ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der Steuersignalerzeugungsschaltung 1 aus 6 veranschaulicht. Mit Bezug auf 7 wird nun der Betrieb der in 6 dargestellten Steuersignalerzeugungsschaltung 1 beschrieben werden. 7 Fig. 12 is a signal waveform diagram showing an operation of the control signal generating circuit 1 out 6 illustrated. Regarding 7 the operation of the in 6 control signal generating circuit shown 1 to be discribed.

Das Wiederholungssignal Φ0 hat eine konstante Periode und wird auch als Steuersignal ΦP für das Vorladen verwendet. Die Verzögerungsschaltungen 30a bis 30d verzögern die empfangenen Signale um eine vorbestimmte Zeit DT derart, dass jeweilige verzögerte Signale Φ1 bis Φ4 erzeugt werden.The repeat signal Φ0 has a constant period and is also used as a control signal ΦP used for preloading. The delay circuits 30a to 30d delay the received signals by a predetermined time DT such that respective delayed signals Φ1 to Φ4 be generated.

Die ODER-Schaltung 33 empfängt die Ausgangssignale des Inverters 32a und das Ausgangssignal Φ4 der Verzögerungsschaltung 30d, um das Steuersignal ΦCP für das Anhäufen von Ladungen zu erzeugen. Daher ist die Zeitspanne, in der das Steuersignal ΦCP auf einem L-Pegel (logischer Tiefpegelzustand) ist, durch die Zeitspanne gebildet, in der das Ausgangssignal Φ4 der Verzögerungsschaltung 30d auf einem L-Pegel und das Ausgangssignal Φ1 der Verzögerungsschaltung 30a auf einem H-Pegel (logischer Hochpegelzustand) ist. Daher fällt das Steuersignal ΦCP auf den L-Pegel, wenn das Ausgangssignal Φ1 der Verzögerungsschaltung 30a auf den H-Pegel ansteigt, und steigt auf den H-Pegel, wenn das Ausgangssignal Φ4 der Verzögerungsschaltung 30a auf den H-Pegel ansteigt. Dementsprechend wird das Steuersignal ΦCP auf den L-Pegel für eine Zeitspanne von 3·DT gehalten.The OR circuit 33 receives the output signals of the inverter 32a and the output signal Φ4 the delay circuit 30d to the control signal ΦCP to generate for the accumulation of charges. Therefore, the period of time in which the control signal ΦCP at an L level (logic low level) is formed by the period of time in which the output signal Φ4 the delay circuit 30d at an L level and the output signal Φ1 the delay circuit 30a is at an H level (logic high level). The control signal therefore falls ΦCP to the L level when the output signal Φ1 the delay circuit 30a rises to H level, and rises to H level when the output signal Φ4 the delay circuit 30a rises to the H level. Accordingly, the control signal ΦCP held at the L level for a period of 3 * DT.

Das von der UND-Schaltung 34 angelegte Steuersignal ΦCT für den Ladungstransfer ist auf dem H-Pegel, wenn das Ausgangssignal Φ2 der Verzögerungsschaltung 30b auf dem H-Pegel und das Ausgangssignal des Inverters 32b auf dem H-Pegel ist. Daher erreicht das Steuersignal ΦCT den H-Pegel, wenn das Ausgangssignal Φ2 der Verzögerungsschaltung 30b auf den H-Pegel ansteigt, und erreicht den L-Pegel, wenn das Ausgangssignal Φ3 der Verzögerungsschaltung 30c den H-Pegel erreicht. Das Steuersignal ΦCT wird für die Zeitspanne von DT auf dem H-Pegel gehalten.That from the AND circuit 34 applied control signal ΦCT for charge transfer is at the H level when the output signal Φ2 the delay circuit 30b at the H level and the output signal of the inverter 32b is at the H level. Therefore, the control signal reaches ΦCT the H level when the output signal Φ2 the delay circuit 30b rises to the H level and reaches the L level when the output signal Φ3 the delay circuit 30c reached the H level. The control signal ΦCT will be for the period of DT kept at H level.

Die Hochpegelzustände der Ausgangssignale Φ1 bis Φ4 der Verzögerungsschaltungen 30a bis 30d sind auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC, und die Tiefpegelzustände davon sind auf dem Pegel der Massespannung GND. In diesem Fall ist für die Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT der Hochpegelzustand auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC und der Tiefpegelzustand auf dem Pegel der Massespannung GND. Durch Ändern des Pegels der Betriebsversorgungsspannung der Steuersignalerzeugungsschaltung 1 ist es möglich, die Amplituden und die Spannungspegel des Hochpegelzustands und des Tiefpegelzustands der Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT zu ändern.The high level states of the output signals Φ1 to Φ4 of the delay circuits 30a to 30d are at the level of the supply voltage VCC , and the low level states thereof are at the level of the ground voltage GND , In this case it is for the control signals ΦP . ΦCP and ΦCT the high level state at the level of the supply voltage VCC and the low state at the ground voltage level GND , By changing the level of the operating supply voltage of the control signal generating circuit 1 it is possible to control the amplitudes and voltage levels of the high level and the low level of the control signals ΦP . ΦCP and ΦCT to change.

Das Wiederholungssignal Φ0 kann von einer internen Oszillatorschaltung erzeugt werden oder kann aus einem Taktsignal gebildet werden, das extern für die Signalübertragung, die Festlegung von Betriebszyklen und anderem sich wiederholend bereitgestellt wird.The repeat signal Φ0 can be generated by an internal oscillator circuit or can be formed from a clock signal which is provided externally for signal transmission, the establishment of operating cycles and other repetitive.

Die Positivspannungserzeugungsschaltung 20 arbeitet gemäß Steuersignalen ΦPZ, ΦCPZ und ΦCTZ, die durch Invertieren von Steuersignalen ΦP, ΦCP bzw. ΦCT erzeugt werden. Durch Verwenden dieser Steuersignale ist es möglich, die Phasenbeziehung zwischen den Steuersignalen in den Zeitablaufdiagrammen der 2 und 4 zu erreichen. Somit kann der Ladungspumpbetrieb, nachdem die MOS-Transistoren in den Sperrzustand gebracht wurden, derart durchgeführt werden, dass die Ladungen zum Erzeugen einer internen Spannung angehäuft werden, und dann können die MOS-Transistoren zum Übertragen der Ladungen in den Durchlasszustand gebracht werden.The positive voltage generation circuit 20th works according to control signals ΦPZ . ΦCPZ and ΦCTZ by inverting control signals ΦP . ΦCP respectively. ΦCT be generated. By using these control signals, it is possible to determine the phase relationship between the control signals in the timing diagrams of the 2 and 4 to reach. Thus, after the MOS transistors are turned off, the charge pumping operation can be performed to accumulate the charges to generate an internal voltage, and then the MOS transistors can be turned on to transfer the charges.

Bei dem Aufbau der Steuersignalerzeugungsschaltung 1 aus 6 haben die Verzögerungsschaltungen 30a bis 30d die gleiche Verzögerungszeit DT. Die Verzögerungsschaltungen 30a bis 30d können untereinander verschiedene Verzögerungszeiten haben, sofern die folgende Steuersignalreihenfolge erfüllt ist. Wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Ändern des Spannungspegels des Steuersignals ΦP für das Vorladen abgelaufen ist, ändert sich das Steuersignal ΦCP für das Vorladen. Wenn eine vorbestimmte Zeit danach abgelaufen ist, ändert sich der Spannungspegel des Steuersignals ΦCT für die Ladungsübertragung derart, dass die Ladungsübertragung ausgeführt wird. Wenn das Steuersignal ΦCT für die Ladungsübertragung inaktiv wird, ändert sich der logische Pegel des Steuersignals ΦCP für die Ladungsanhäufung, und danach ändert sich der Spannungspegel des Vorladesteuersignals ΦP und das Vorladen wird durchgeführt. Eine solche Reihenfolge muss erreicht werden.In the construction of the control signal generation circuit 1 out 6 have the delay circuits 30a to 30d the same delay time DT , The delay circuits 30a to 30d can have different delay times, provided the following control signal sequence is fulfilled. If a predetermined time after changing the voltage level of the control signal ΦP the control signal changes for precharging ΦCP for preloading. When a predetermined time has passed, the voltage level of the control signal changes ΦCT for the charge transfer such that the charge transfer is carried out. If the control signal ΦCT becomes inactive for the charge transfer, the logic level of the control signal changes ΦCP for the charge accumulation, and then the voltage level of the precharge control signal changes ΦP and precharging is done. Such an order must be achieved.

Die in 5 gezeigte interne Spannungserzeugungsschaltung beinhaltet eine Negativspannungserzeugungsschaltung 10 zum Erzeugen einer negativen Spannung -VCC und eine Positivspannungserzeugungsschaltung 20 zum Erzeugen einer positiven Spannung von 2·VCC. Jedoch kann selbst in dem Fall, in dem nur eine der beiden Negativ- und Positivspannungserzeugungsschaltungen 10 und 20 verwendet wird, die interne Spannung auf einem beabsichtigten Pegel effizient erzeugt werden durch Verwenden der Steuersignalerzeugungsschaltung 1. Die erzeugte interne Spannung kann auf einem Pegel verschieden von -VCC und 2·VCC sein.In the 5 The internal voltage generating circuit shown includes a negative voltage generating circuit 10 to generate a negative voltage -VCC and a positive voltage generation circuit 20th to generate a positive voltage of 2 · VCC. However, even in the case where only one of the two negative and positive voltage generating circuits 10 and 20th is used, the internal voltage at an intended level can be generated efficiently by using the control signal generating circuit 1 , The internal voltage generated can be at a level different from -VCC and 2 · VCC.

Gemäß der dritten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die Verzögerungsschaltungen stufenförmig, und die Signale in einer beabsichtigten Phasenbeziehung werden logisch derart verarbeitet, dass die Steuersignale für das Ladungsvorladen, das Laden und die Übertragung erzeugt werden. Daher können die Steuersignale für den Ladungspumpbetrieb für das Erzeugen der internen Spannungen mit einem einfachen Schaltungsaufbau leicht erzeugt werden.According to the third embodiment, as described above, the delay circuits are step-shaped, and the signals in an intended phase relationship are processed logically so that the control signals for charge precharging, charging and transferring are generated. Therefore, the control signals for the charge pumping operation for generating the internal voltages can be easily generated with a simple circuit structure.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

8 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Spannungserzeugungsschaltung aus 8 unterscheidet sich von der Spannungserzeugungsschaltung aus 1 dadurch, dass eine Spannungstreiberstufe 40 zum Erhöhen eines absoluten Wertes einer erzeugten internen Spannung zusätzlich zwischen den Ausgangsknoten OD1 und einen Endausgangsknoten FOD angeordnet ist. 8th shows a structure of a voltage generating circuit according to a fourth embodiment. The voltage generating circuit out 8th differs from the voltage generating circuit 1 in that a voltage driver stage 40 to increase an absolute value of an internal voltage generated additionally between the output nodes OD1 and a final exit node FOD is arranged.

Der Aufbau des Negativspannungserzeugungsabschnittes vor dem Ausgangsknoten OD1 ist der gleiche wie der in der Spannungserzeugungsschaltung aus 1. Entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.The construction of the negative voltage generating section in front of the output node OD1 is the same as that in the voltage generating circuit 1 , Corresponding sections are provided with the same reference numerals and the description thereof is not repeated.

Eine Spannungstreiberstufe 40 beinhaltet: ein Kapazitätselement C20, das zwischen einen ein Steuersignal ΦP empfangenden Steuersignaleingangsknoten S31 und den Ausgangsknoten OD1 geschaltet ist; einen N-Kanal-MOS-Transistor NQ31, der zwischen den internen Ausgangsknoten OD1 und den Endausgangsknoten FOD geschaltet ist und der einen mit einem internen Knoten ND30 verbundenen Gateanschluss besitzt; einen N-Kanal-MOS-Transistor NQ32, der zwischen den internen Knoten ND30 und den Endausgangsknoten FOD geschaltet ist und der einen mit dem internen Ausgangsknoten OD1 verbundenen Gateanschluss besitzt; und ein Kapazitätselement C21, das zwischen einen ein Steuersignal ΦCTF empfangenden Steuersignaleingangsknoten S32 und einen internen Knoten ND30 geschaltet ist.A voltage driver stage 40 includes: a capacity element C20 that between a control signal ΦP receiving control signal input node S31 and the output node OD1 is switched; an N-channel MOS transistor NQ31 that is between the internal output nodes OD1 and the final exit node FOD is switched and one with an internal node ND30 has connected gate connection; an N-channel MOS transistor NQ32 that is between the internal nodes ND30 and the final exit node FOD is switched and one with the internal output node OD1 has connected gate connection; and a capacity element C21 that between a control signal ΦCTF receiving control signal input node S32 and an internal node ND30 is switched.

Der Endausgangsknoten FOD ist ähnlich der ersten Ausführungsform mit einer stabilisierenden Kapazität C4 versehen. Jedoch kann die stabilisierende Kapazität C4 weggelassen werden, wenn die Änderung der Ausgangslast gering ist.The final exit node FOD is similar to the first embodiment with a stabilizing capacity C4 Mistake. However, the stabilizing capacity C4 be omitted if the change in output load is small.

Das Steuersignal ΦCTF wird aktiv, wenn negative Ladungen von dem Ausgangsknoten FOD zu dem internen Ausgangsknoten OD1 zu liefern sind. Die Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT sind die gleichen wie die bei der ersten Ausführungsform.The control signal ΦCTF becomes active when negative charges from the output node FOD to the internal output node OD1 are to be delivered. The control signals ΦP . ΦCP and ΦCT are the same as those in the first embodiment.

9 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 8 veranschaulicht. Mit Bezug auf 9 wird nun der Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 8 beschrieben. 9 veranschaulicht auch Signalwellenformen in dem stabilen Zustand über eine Zeitspanne von 2·T. Im Folgenden wird der Betrieb im stabilen Zustand beschrieben. In einer Übergangsperiode in der Anfangsstufe des Ladungspumpbetriebes wird ein Betrieb durchgeführt wie in dem stabilen Zustand, wenngleich die jeweiligen Knoten verschiedene Spannungspegel erreichen. 9 Fig. 10 is a timing chart showing an operation of the voltage generating circuit 8th illustrated. Regarding 9 the operation of the voltage generating circuit will now stop 8th described. 9 also illustrates Signal waveforms in the stable state over a period of 2 · T. Operation in the steady state is described below. In a transition period in the initial stage of the charge pumping operation, an operation is carried out as in the stable state, although the respective nodes reach different voltage levels.

Die Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT sind die gleichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform, und daher ist der Betrieb der Schaltung oberhalb des Ausgangsknotens OD1 an sich im Wesentlichen der gleiche wie der bei der ersten Ausführungsform. Jedoch ist die Spannungsamplitude des internen Ausgangsknotens OD1 verschieden von dem bei der ersten Ausführungsform, so dass die Spannungsänderung am internen Knoten ND3 verschieden ist von der bei der ersten Ausführungsform.The control signals ΦP . ΦCP and ΦCT are the same as those in the first embodiment, and therefore the operation of the circuit is above the output node OD1 basically the same as that in the first embodiment. However, the voltage amplitude is the internal output node OD1 different from that in the first embodiment, so the voltage change at the internal node ND3 is different from that in the first embodiment.

Zu einer Zeit t10 sind die Steuersignale ΦP und ΦCT auf den L-Pegel gesetzt und ist das Steuersignal ΦCP auf den H-Pegel gesetzt. In diesem Zustand ist der Knoten ND1 auf den Pegel der negativen Spannung -VCC und ist der Ausgangsknoten OD1 auf dem negativen Spannungspegel von -2·VCC. Daher ist der Knoten ND1 auf den Pegel der negativen Spannung -VCC getrieben, und der Knoten ND2 ist auf den Pegel der Massespannung GND vorgeladen. Weiter ist der interne Ausgangsknoten OD1 auf der negativen Spannung von -2·VCC, der MOS-Transistor NQ2 ist im Durchlasszustand, und der interne Knoten ND3 ist elektrisch mit dem internen Ausgangsknoten OD1 verbunden und auf dem gleichen Spannungspegel gehalten.At a time t10 are the control signals ΦP and ΦCT is set to the L level and is the control signal ΦCP set to the H level. The node is in this state ND1 to the level of the negative voltage -VCC and is the exit node OD1 at the negative voltage level of -2 · VCC. Hence the knot ND1 to the level of the negative voltage -VCC driven, and the knot ND2 is at the level of the ground voltage GND preloaded. Next is the internal exit node OD1 on the negative voltage of -2 · VCC, the MOS transistor NQ2 is in the pass state, and the internal node ND3 is electrical with the internal output node OD1 connected and kept at the same voltage level.

Durch Halten des internen Knotens ND3 und des internen Ausgangsknotens OD1 auf dem gleichen Spannungspegel wird der MOS-Transistor NQ1 in dem Sperrzustand gehalten.By holding the internal knot ND3 and the internal output node OD1 the MOS transistor is at the same voltage level NQ1 kept in the locked state.

Zu der Zeit t11 steigt das Steuersignal ΦP von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC an. Als Antwort treibt das Kapazitätselement C1 den Knoten ND1 auf den Pegel der Massespannung GND, und der Vorladebetrieb auf dem Knoten ND2 ist abgeschlossen. In diesem Zustand hebt ein Kapazitätselement C20 den Spannungspegel des Ausgangsknotens OD1 von -2·VCC auf -VCC an. In diesem Zustand ist der Knoten ND2 auf dem Pegel der Massespannung GND und der MOS-Transistor NQ2 verbleibt im Durchlasszustand, so dass der interne Knoten ND3 den gleichen Spannungspegel wie der interne Ausgangsknoten OD1 erreicht und den Pegel der negativen Spannung -VCC erreicht.By the time t11 the control signal increases ΦP from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC on. In response, the capacity element drives C1 the knot ND1 to the level of the ground voltage GND , and the preload operation on the node ND2 is closed. In this state, a capacitance element lifts C20 the voltage level of the output node OD1 from -2 · VCC -VCC on. The node is in this state ND2 at the level of the ground voltage GND and the MOS transistor NQ2 remains in the pass state, so the internal node ND3 the same voltage level as the internal output node OD1 reached and the level of negative voltage -VCC reached.

Der Gateanschluss (Knoten ND3) und der Sourceanschluss (interner Ausgangsknoten OD1) des MOS-Transistors NQ1 sind auf das gleiche Potential gesetzt, und der MOS-Transistor NQ1 verbleibt im Sperrzustand.The gate connection (node ND3 ) and the source connection (internal output node OD1 ) of the MOS transistor NQ1 are set to the same potential, and the MOS transistor NQ1 remains in the locked state.

Zu einer Zeit t12 fällt das Steuersignal ΦCP von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND, und der Knoten ND12 wird auf den Pegel der negativen Spannung -VCC getrieben, so dass der N-Kanal-MOS-Transistor NQ12 in den Sperrzustand geht. In diesem Zustand ist der Knoten ND2 auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC, und Gate-, Source- und Drainanschluss des MOS-Transistors NQ1 sind alle auf dem gleichen Potential im stabilen Zustand, so dass der MOS-Transistor NQ1 im Sperrzustand bleibt. In einer Übergangsperiode ist die Gate-Source-Spannung des MOS-Transistors NQ1 auf einer Spannung, welche die Schwellspannung wie bei der ersten Ausführungsform nicht übersteigt, und der MOS-Transistor NQ1 bleibt im Sperrzustand.At a time t12 the control signal falls ΦCP from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , and the knot ND12 gets to the level of negative voltage -VCC driven so that the N-channel MOS transistor NQ12 goes into the locked state. The node is in this state ND2 at the level of the negative voltage -VCC , and gate, source and drain connection of the MOS transistor NQ1 are all at the same potential in the stable state, so the MOS transistor NQ1 remains in the locked state. In a transition period is the gate-source voltage of the MOS transistor NQ1 at a voltage that does not exceed the threshold voltage as in the first embodiment, and the MOS transistor NQ1 remains locked.

Zu der Zeit t13 steigt das Steuersignal ΦCT von dem Pegel der Massespannung GND auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC und der Spannungspegel des Knotens ND3 steigt von der negativen Spannung -VCC auf die Massespannung GND an. Der MOS-Transistor NQ1 geht in den Durchlasszustand, um den Knoten ND2 elektrisch mit dem Ausgangsknoten OD1 zu verbinden, und der interne Knoten ND2 und der interne Ausgangsknoten OD1 werden auf den gleichen Spannungspegel gebracht. Jedoch ist im stationären Zustand der interne Ausgangsknoten OD1 bereits auf den Pegel der negativen Spannung -VCC vorgeladen, und das Drainanschlusspotential und das Sourceanschlusspotential des MOS-Transistors NQ1 sind aneinander angeglichen, so dass im stationären Zustand kein Strom dadurch fließt.By the time t13 the control signal increases ΦCT from the level of the ground voltage GND at the level of the supply voltage VCC and the voltage level of the node ND3 rises from the negative tension -VCC to the ground voltage GND on. The MOS transistor NQ1 goes to the pass state to the node ND2 electrically with the output node OD1 to connect, and the internal node ND2 and the internal output node OD1 are brought to the same voltage level. However, the internal output node is in the stationary state OD1 already at the level of the negative voltage -VCC precharged, and the drain potential and the source potential of the MOS transistor NQ1 are matched to each other so that no current flows through them when stationary.

Zu der Zeit t14 fällt das Steuersignal ΦCT von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND, und der Spannungspegel des Knotens ND3 sinkt von der Massespannung GND auf die negative Spannung -VCC. Als Antwort geht der MOS-Transistor NQ1 in den Sperrzustand, um den Knoten ND2 von dem internen Ausgangsknoten OD1 zu trennen. In dem stabilen Zustand sind Gate-, Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2 auf das gleiche Potential gesetzt, und der MOS-Transistor NQ2 lässt keinen Strom durch.By the time t14 the control signal falls ΦCT from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , and the voltage level of the node ND3 decreases from the ground voltage GND to the negative tension -VCC , In response, the MOS transistor goes NQ1 in the locked state to the node ND2 from the internal output node OD1 to separate. The gate, drain and source connection of the MOS transistor are in the stable state NQ2 set to the same potential, and the MOS transistor NQ2 doesn't let electricity through.

Zu der Zeit t15 steigt das Steuersignal ΦCP von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC und der Spannungspegel des Knotens ND2 steigt von der negativen Spannung -VCC auf die Massespannung GND an. Gemäß dem Anstieg des Spannungspegels des Knotens ND2 ist der MOS-Transistor PQ1 in den Sperrzustand gebracht zum Verbreiten eines nächsten Vorladevorgangs.By the time t15 the control signal increases ΦCP from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC and the voltage level of the node ND2 rises from the negative tension -VCC to the ground voltage GND on. According to the increase in the voltage level of the node ND2 is the MOS transistor PQ1 brought into the locked state to spread a next precharge.

Weiter ist der MOS-Transistor NQ2 in den Durchlasszustand gebracht, um den internen Knoten ND3 und den internen Ausgangsknoten OD1 elektrisch miteinander zu verbinden, und der interne Knoten ND3 erreicht den gleichen Spannungspegel wie der auf dem internen Ausgangsknoten OD1, d.h. den Pegel der negativen Spannung -VCC, so dass der Gate- und der Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ1 auf die gleiche Spannung gesetzt sind, und der MOS-Transistor NQ1 wird im Sperrzustand gehalten. Next is the MOS transistor NQ2 placed in the pass state to the internal node ND3 and the internal output node OD1 electrically connect with each other, and the internal node ND3 reaches the same voltage level as that on the internal output node OD1 , ie the level of the negative voltage -VCC , so the gate and source of the MOS transistor NQ1 are set to the same voltage, and the MOS transistor NQ1 is held in the locked state.

Zu der Zeit t16 fällt das Steuersignal ΦP von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND, und als Antwort sinkt die Spannung am Knoten ND1 von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der negativen Spannung -VCC. Zusätzlich verringert das Kapazitätselement C20 das Potential am internen Ausgangsknoten OD1 von dem Pegel der flachen negativen Spannung -VCC auf den Pegel der tiefen negativen Spannung von -2·VCC. Der Knoten ND2 ist auf dem Pegel der Massespannung GND und der MOS-Transistor NQ2 ist in einem Durchlasszustand, so dass der Knoten ND3 und der interne Ausgangsknoten OD1 auf dem gleichen Spannungspegel sind, und der MOS-Transistor NQ1 wird im Sperrzustand gehalten. Daher sinkt das Potential am internen Ausgangsknoten OD1, selbst wenn der Knoten ND2 auf dem Pegel der Massespannung GND ist, auf den tiefen negativen Spannungspegel von -2-VCC, und auch das Potential am Knoten ND3 sinkt auf den tiefen negativen Spannungspegel von -2-VCC.By the time t16 the control signal falls ΦP from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , and in response the voltage at the node drops ND1 from the level of the ground voltage GND to the level of the negative voltage -VCC , In addition, the capacity element decreases C20 the potential at the internal output node OD1 from the level of the flat negative voltage -VCC to the level of the deep negative voltage of -2 · VCC. The knot ND2 is at the level of the ground voltage GND and the MOS transistor NQ2 is in a pass state, so the node ND3 and the internal output node OD1 are at the same voltage level, and the MOS transistor NQ1 is held in the locked state. The potential at the internal output node therefore drops OD1 , even if the knot ND2 at the level of the ground voltage GND is to the deep negative voltage level of -2-VCC, and also the potential at the node ND3 drops to the low negative voltage level of -2-VCC.

In diesem Fall geht der MOS-Transistor NQ1 schnell in den Sperrzustand, da der Sourceanschluss und der Gateanschluss des MOS-Transistors NQ1 durch den MOS-Transistor NQ2 elektrisch verbunden sind, so dass kaum ein Verluststrom fließt, und das Potential am internen Ausgangsknoten OD1 zuverlässig auf den negativen Spannungspegel von -2·VCC sinkt.In this case the MOS transistor goes NQ1 quickly into the blocking state, since the source connection and the gate connection of the MOS transistor NQ1 through the MOS transistor NQ2 are electrically connected so that hardly any leakage current flows, and the potential at the internal output node OD1 reliably drops to the negative voltage level of -2 · VCC.

In einer Übergangsperiode und anderem kann der Spannungspegel des internen Knotens ND30 möglicherweise den Spannungspegel des internen Ausgangsknotens OD1 übersteigen. Jedoch wird der interne Knoten ND30 einmal elektrisch mit dem Endausgangsknoten FOD verbunden, und ein Unterschied im Spannungspegel zwischen dem internen Knoten ND30 und dem internen Ausgangsknoten OD1 ist in einem solchen Zustand gering. Daher hält der MOS-Transistor NQ1 den Sperrzustand aufgrund seiner Schwellspannung aufrecht.In a transition period and others, the voltage level of the internal node ND30 possibly the voltage level of the internal output node OD1 exceed. However, the internal node ND30 once electrically with the final output node FOD connected, and a difference in voltage level between the internal nodes ND30 and the internal output node OD1 is minor in such a state. Therefore, the MOS transistor holds NQ1 maintain the blocking state due to its threshold voltage.

Zu der Zeit t17 steigt das Steuersignal ΦCTF von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC, und der Spannungspegel des Knotens ND30 steigt von der tiefen negativen Spannung -2·VCC auf die flache negative Spannung -VCC an. Als Antwort geht der MOS-Transistor NQ31 in den Durchlasszustand, um den Ausgangsknoten OD1 mit dem Endausgangsknoten FOD elektrisch miteinander zu verbinden. Wenn der Spannungspegel des Endausgangsknotens FOD höher ist als die tiefe negative Spannung -2·VCC, werden negative Ladungen von dem internen Ausgangsknoten OD1 zu dem Endausgangsknoten FOD geliefert. Bei diesem Ladungsübertragungsbetrieb sind Gate- und Sourceanschluss (Endausgangsknoten FOD) des MOS-Transistors NQ2 auf das gleiche Potential gesetzt, und der MOS-Transistor NQ2 verbleibt im Sperrzustand. Somit werden die Ladungen wirksam von dem internen Ausgangsknoten OD1 an den Endausgangsknoten FOD übertragen.By the time t17 the control signal increases ΦCTF from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC , and the voltage level of the node ND30 increases from the deep negative voltage -2 · VCC to the flat negative voltage -VCC on. In response, the MOS transistor goes NQ31 in the pass state to the output node OD1 with the final exit node FOD electrically connect with each other. When the voltage level of the final output node FOD is higher than the low negative voltage -2 · VCC, negative charges from the internal output node OD1 to the final exit node FOD delivered. In this charge transfer mode, the gate and source connection (final output node FOD ) of the MOS transistor NQ2 set to the same potential, and the MOS transistor NQ2 remains in the locked state. Thus the charges take effect from the internal output node OD1 at the final exit node FOD transfer.

Zu der Zeit t18 steigt das Steuersignal ΦP von dem Pegel der Massespannung GND auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC an. Als Antwort kehrt der Knoten ND1 von dem Pegel der flachen negativen Spannung -VCC auf den Pegel der Massespannung GND zurück, und der Ausgangsknoten OD1 steigt von dem Pegel der tiefen negativen Spannung von -2·VCC auf den Pegel der flachen negativen Spannung -VCC an. In diesem Zustand ist der Knoten ND2 auf dem Massespannungspegel und der Spannungspegel am Knoten ND3 steigt, ähnlich dem Ausgangsknoten OD1, von der tiefen negativen Spannung -2·VCC auf die negative Spannung -VCC an.By the time t18 the control signal increases ΦP from the level of the ground voltage GND at the level of the supply voltage VCC on. In response, the knot returns ND1 from the level of the flat negative voltage -VCC to the level of the ground voltage GND back, and the output node OD1 increases from the low negative voltage level of -2 · VCC to the flat negative voltage level -VCC on. The node is in this state ND2 at the ground voltage level and the voltage level at the node ND3 increases, similar to the starting node OD1 , from the deep negative voltage -2 · VCC to the negative voltage -VCC on.

Zu der Zeit t19 und danach werden die beschriebenen Vorgänge wiederholt.By the time t19 and then the processes described are repeated.

Wenn der Ausgangsknoten OD1 auf den Pegel der tiefen negativen Spannung -2·VCC sinkt, um den Spannungspegel des Knotens ND23 auf den Pegel der tiefen negativen Spannung 2·VCC zu senken, kann der Spannungspegel des Knotens ND3 zuverlässig und schnell gemäß dem Spannungspegel des Ausgangsknotens OD1 mit dem Kapazitätselement C20, das einen Kapazitätswert wesentlich größer als das Kapazitätselement C3 besitzt, geändert werden.If the output node OD1 to the level of deep negative voltage -2 · VCC drops to the voltage level of the node ND23 to lower the level of the deep negative voltage 2 · VCC, the voltage level of the node ND3 reliable and fast according to the voltage level of the output node OD1 with the capacity element C20 , which has a capacity value much larger than the capacity element C3 owns, be changed.

In der anfänglichen Periode am Beginn des Ladungspumpbetriebs sinkt die Spannung des Endausgangsknotens FOD auf -2·VCC, nachdem die Spannung am Ausgangsknoten OD1 zwischen -VCC und -2·VCC wechselt. Der Betrieb der Spannungstreiberstufe 40 in dieser Übergangsperiode ist ähnlich dem der Spannungserzeugungsschaltung, die in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform zuvor beschrieben wurde.In the initial period at the start of the charge pumping operation, the voltage of the final output node drops FOD to -2 · VCC after the voltage at the output node OD1 between -VCC and -2 · VCC changes. Operation of the voltage driver stage 40 in this transition period is similar to that of the voltage generating circuit previously described in connection with the first embodiment.

Die Spannungstreiberstufe 40 hat einen Aufbau ähnlich dem einer Ausgangsstufe (Ladungsübertragungsstufe) einer Schaltung, die die negative Spannung -VCC erzeugt, und ist angeordnet in der (-VCC)-Erzeugungsschaltung in der vorhergehenden Stufe. Daher kann die tiefe negative Spannung von -2·VCC ohne Verursachen eines Verluststromflusses erzeugt werden.The voltage driver stage 40 has a structure similar to that of an output stage (charge transfer stage) of a circuit which has the negative voltage -VCC generated, and is arranged in the ( -VCC ) Generation circuit in the previous Step. Therefore, the deep negative voltage of -2 · VCC can be generated without causing leakage current flow.

Gemäß der vierten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, die Ausgangsstufe der Schaltung, die die flache negative Spannung -VCC erzeugt, weiter mit der Ladungspumpkapazität des Ausgangsknotens verbunden, und die Ausgangsstufe (Ladungsübertragungsstufe) des gleichen Aufbaus wie die Ausgangsstufe der (-VCC)-Erzeugungsschaltung ist derart angeordnet, dass sie die Spannungstreiberstufe bildet. Dadurch können die Ladungen effizient verwendet werden zum Erzeugen der negativen Spannung von -2.VCC bei geringer Leistungsaufnahme.According to the fourth embodiment, as described above, the output stage of the circuit which is the flat negative voltage -VCC generated, further connected to the charge pumping capacity of the output node, and the output stage (charge transfer stage) of the same construction as the output stage of the ( -VCC ) Generating circuit is arranged such that it forms the voltage driver stage. This enables the charges to be used efficiently to generate the negative voltage of -2.VCC with low power consumption.

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

10A zeigt schematisch einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform. 10A schematically shows a structure of a voltage generating circuit according to a fifth embodiment.

Die Spannungserzeugungsschaltung aus 10A beinhaltet Ladungsübertragungsstufen XFN1, XFN2, ... und XFNn, die kaskadenartig zwischen den Knoten ND2 und den Ausgangsknoten FOD angeordnet sind.The voltage generating circuit out 10A includes charge transfer stages XFN1 . XFN2 , ... and XFNn that are cascading between the nodes ND2 and the output node FOD are arranged.

Die P-Kanal-MOS-Transistoren PQ1 und PQ2 sind überkreuz gekoppelt und zwischen dem Masseknoten und den Knoten ND1 und ND2 angeordnet. Der Knoten ND1 empfängt das Steuersignal ΦP für das Vorladen über das Kapazitätselement C1, und der Knoten ND2 empfängt das Steuersignal ΦCP für das Erzeugen von Ladungen über das Kapazitätselement C2. Die MOS-Transistoren PQ1 und PQ2, sowie die Kapazitätselemente C1 und C2 haben den gleichen Aufbau wie die in den 1 und 8 gezeigten, und der Spannungspegel an den Knoten ND1 und ND2 wird gemäß Steuersignalen ΦP und ΦCP zwischen der Massespannung GND und der negativen Spannung -VCC geändert.The P-channel MOS transistors PQ1 and PQ2 are cross-coupled and between the ground node and the node ND1 and ND2 arranged. The knot ND1 receives the control signal ΦP for precharging via the capacitance element C1 , and the knot ND2 receives the control signal ΦCP for the generation of charges via the capacity element C2 , The MOS transistors PQ1 and PQ2 , as well as the capacity elements C1 and C2 have the same structure as that in the 1 and 8th shown, and the voltage level at the nodes ND1 and ND2 is according to control signals ΦP and ΦCP between the ground voltage GND and the negative tension -VCC changed.

Die Kapazitätselemente CK1 bis CKn-1 sind jeweils mit jeweiligen Ausgangsknoten OD1 bis ODn-1 der Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn-1 verbunden. In Ladungsübertragungsstufen XFN1, XFN3, ... und XFNn-1 empfangen in ungeradzahligen Stufen Kapazitätselemente CK1, ..., CKn-1, die an jeweiligen Ausgangsknoten OD1, OD3, ... und ODn-1 angeordnet sind, das Steuersignal ΦP über den Steuersignaleingangsknoten S1. In Ladungsübertragungsstufen XFN2... empfangen in geradzahligen Stufen Kapazitätselemente CK2..., die an jeweiligen Ausgangsknoten OD2... angeordnet sind, das Steuersignal ΦCP über Steuersignaleingangsknoten S2. Die Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn empfangen abwechselnd Steuersignale ΦCT und ΦCTF. Die Ladungsübertragungsstufe und das Kapazitätselement, das an einem jeweiligen Eingangsknoten angeordnet ist, (d.h. der Ausgangsknoten der vorhergehenden Ladungsübertragungsstufe) bilden die Spannungstreiberstufe.The capacity elements CK1 to CKn-1 are each with respective output nodes OD1 to ODn-1 the charge transfer stages XFN1 to XFNn-1 connected. In charge transfer stages XFN1 . XFN3 , ... and XFNn-1 receive capacity elements in odd-numbered stages CK1 , ..., CKn-1 that are at respective output nodes OD1 . OD3 , ... and ODn-1 are arranged, the control signal ΦP via the control signal input node S1 , In charge transfer stages XFN2 ... receive capacity elements in even-numbered stages CK2 ... at the respective output nodes OD2 ... are arranged, the control signal ΦCP via control signal input nodes S2 , The charge transfer stages XFN1 to XFNn alternately receive control signals ΦCT and ΦCTF , The charge transfer stage and the capacitance element which is arranged at a respective input node (ie the output node of the preceding charge transfer stage) form the voltage driver stage.

Der Endausgangsknoten FOD ist mit dem stabilisierenden Kapazitätselement C4 verbunden. Wenn die Spannung auf dem Endausgangsknoten FOD stabil ist kann das stabilisierende Kapazitätselement C4 weggelassen werden.The final exit node FOD is with the stabilizing capacity element C4 connected. When the voltage on the final output node FOD the stabilizing capacity element can be stable C4 be omitted.

10B zeigt einen Aufbau der Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn. Die Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn haben den gleichen Aufbau, und 10B zeigt die Ladungsübertragungsstufe XFN, welche allgemein die Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn wiedergibt. 10B shows a structure of the charge transfer stages XFN1 to XFNn , The charge transfer stages XFN1 to XFNn have the same structure, and 10B shows the charge transfer stage XFN which are generally the charge transfer stages XFN1 to XFNn reproduces.

Die Ladungsübertragungsstufe XFN beinhaltet: einen N-Kanal-MOS-Transistor NQa, der zwischen einen Eingangsknoten NDI und einen Ausgangsknoten NDO geschaltet ist; einen N-Kanal-MOS-Transistor NQb, der zwischen den Ausgangsknoten NDO und einen internen Knoten NDA geschaltet ist, und der einen mit dem Eingangsknoten NDI verbundenen Gateanschluss besitzt; und ein Kapazitätselement Ca, das zwischen den Steuersignaleingangsknoten Sa und den internen Knoten NDA geschaltet ist.The charge transfer stage XFN includes: an N-channel MOS transistor NQa that is between an input node NDI and an exit node NDO is switched; an N-channel MOS transistor NQb that is between the output nodes NDO and an internal node NDA is switched, and one with the input node NDI has connected gate connection; and a capacity element Ca that is between the control signal input node Sat and the internal node NDA is switched.

Die Ladungsübertragungsstufe XFN entspricht im Aufbau der Spannungstreiberstufe 40 aus 8 außer dem Kapazitätselement C20. Der Steuersignaleingangsknoten Sa empfängt das Steuersignal ΦCT oder ΦCTF für das Steuern der Ladungsübertragung. Das Vorladen des Eingangsknotens NDI und die Ladungsübertragung werden abwechselnd durchgeführt in den Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn, so dass ein Spannungsabfall von -VCC in jeder der Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn bewirkt werden kann, und eine Spannung von -n·VCC kann an einem Endausgangsknoten FOD erzeugt werden.The charge transfer stage XFN corresponds in structure to the voltage driver stage 40 out 8th except the capacity element C20 , The control signal input node Sa receives the control signal ΦCT or ΦCTF for controlling charge transfer. Preloading the entry node NDI and the charge transfer are carried out alternately in the charge transfer stages XFN1 to XFNn so that a voltage drop from -VCC in each of the charge transfer stages XFN1 to XFNn can be effected and a tension of -nVCC can at a final exit node FOD be generated.

11 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der in den 10A und 10B gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wiedergibt. 11 veranschaulicht Signalwellenformen auf den Ausgangs- und Eingangsknoten der Ladungsübertragungsstufen XFNi-1, XFNi und XFNi+1. Die Kapazitätselemente Ca der Ladungsübertragungsstufen XFNi-1, XFNi und XFNi+1 werden versorgt mit Steuersignal ΦCTF ΦCT bzw. ΦCTF. Mit Bezug auf 11 wird nun der Betrieb der in den 10A und 10B gezeigten Spannungserzeugungsschaltung beschrieben. 11 Fig. 10 is a timing chart showing an operation of the process shown in Figs 10A and 10B shown voltage generating circuit reproduces. 11 illustrates signal waveforms on the output and input nodes of the charge transfer stages XFNi-1 . XFNi and XFNi + 1 , The capacitance elements Ca of the charge transfer stages XFNi-1 . XFNi and XFNi + 1 are supplied with a control signal ΦCTF ΦCT respectively. ΦCTF , Regarding 11 is now the operation of the in the 10A and 10B described voltage generating circuit described.

Wenn das Steuersignal ΦP von der Massespannung GND auf die Versorgungsspannung VCC ansteigt, wird der Spannungspegel des Eingangsknotens NDIi-1 der Ladungsübertragungsstufe XFNi-1 durch den Ladungspumpbetrieb des entsprechenden Kapazitätselementes CKi-2 angehoben. In diesem Fall ändert sich der Spannungspegel von einer negativen Spannung -(i-1)·VCC auf einen negative Spannung -(i-2)·VCC. In diesem Zustand ist der interne Knoten NDAi-1 auf der Spannung -(i-1)·VCC, und der MOS-Transistor NQa in der Ladungsübertragungsstufe XFNi-1 verbleibt im Sperrzustand.If the control signal ΦP from the ground voltage GND on the supply voltage VCC increases, the voltage level of the Input node NDIi-1 the charge transfer stage XFNi-1 through the charge pump operation of the corresponding capacity element CKi-2 raised. In this case, the voltage level changes from a negative voltage - (i-1) · VCC to a negative voltage - (i-2) · VCC , The internal node is in this state NDAi-1 on the tension - (i-1) · VCC , and the MOS transistor NQa in the charge transfer stage XFNi-1 remains in the locked state.

In der Ladungsübertragungsstufe XFNi+1 wird der Ladungspumpbetrieb mit Wirkung auf den Eingangsknoten NDi+1 ähnlich gemäß dem Steuersignal ΦP ausgeführt, und der Spannungspegel davon ändert sich von -(i+1)·VCC auf -i·VCC. Der Eingangsknoten NDIi+1 der Ladungsübertragungsstufe XFNi+1 entspricht dem Ausgangsknoten ODi der Ladungsübertragungsstufe XFNi. In diesem Fall ist der MOS-Transistor NQb in der Ladungsübertragungsstufe XFNi in einem Durchlasszustand und dementsprechend ändert sich der Pegel des Knotens NDIi von einer Spannung -(i+1)·VCC auf -i·VCC. Selbst in diesem Zustand ist das Potential des Gateanschlusses des MOS-Transistors NQa in der Ladungsübertragungsstufe XFNi geringer als das Potential seines Sourceanschlusses, und daher verbleibt der MOS-Transistor NQa im Sperrzustand.In the charge transfer stage XFNi + 1 becomes the charge pump operation with effect on the input node NDi + 1 similarly according to the control signal ΦP executed, and the voltage level thereof changes from - (i + 1) · VCC on -iVC C. The entry node NDIi + 1 the charge transfer stage XFNi + 1 corresponds to the starting node ODi the charge transfer stage XFNi , In this case, the MOS transistor NQb in the charge transfer stage XFNi in a pass state and the level of the node changes accordingly NDIi of a tension - (i + 1) · VCC on -iVCC , Even in this state, the potential of the gate of the MOS transistor is NQa in the charge transfer stage XFNi less than the potential of its source, and therefore the MOS transistor NQa remains in the off state.

Wenn das Steuersignal ΦCP von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND fällt, führt das Kapazitätselement CKi in der Ladungsübertragungsstufe XFNi den Ladungspumpbetrieb derart aus, dass sich die Spannung am Eingangsknoten NDIi von -(i-1)·VCC auf -i-VCC ändert. Bei diesem Betrieb ist in der Ladungsübertragungsstufe XFNi-1 der Knoten NDIi-1 auf dem Spannungspegel -(i-2)-VCC und der MOS-Transistor NQb ist in einem Durchlasszustand, sodass der Knoten NDAi-1 von dem Spannungspegel -(i-1)·VCC auf den Spannungspegel -i·VCC ansteigt.If the control signal ΦCP from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND falls, the capacity element leads CKi in the charge transfer stage XFNi charge pump operation such that the voltage at the input node NDIi of - (i-1) · VCC on -i-VCC changes. This operation is in the charge transfer stage XFNi-1 the knot NDIi-1 at the voltage level - (i-2) -VCC and the MOS transistor NQb is in a pass state, so the node NDAi-1 from the voltage level - (i-1) · VCC to the voltage level -iVCC increases.

Wenn eine vorbestimmte Zeitspanne abläuft wird das Steuersignal ΦCT auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC getrieben. In der Ladungsübertragungsstufe XFNi hebt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement Ca den Spannungspegel des Eingangsknotens NDAi von -(i+1)·VCC auf -i-VCC an, und der MOS-Transistor NQa geht in den Durchlasszustand. Folglich werden die Ladungen über den MOS-Transistor NQa in die Ladungsübertragungsstufe XFNi getrieben. In diesem Zustand ist der Knoten NDIi+1 auf dem Spannungspegel -i·VCC, und der Spannungspegel des Eingangsknotens NDIi in der Ladungsübertragungsstufe XFNi wird dem Spannungspegel des Eingangsknotens NDIi+1 in der Ladungsübertragungsstufe XFNi+1 angeglichen.When a predetermined period of time expires, the control signal ΦCT to the level of the supply voltage VCC driven. In the charge transfer stage XFNi through the capacitance element Ca, the charge pumping raises the voltage level of the input node NDAi of - (i + 1) · VCC on -i-VCC on, and the MOS transistor NQa goes into the pass state. As a result, the charges go through the MOS transistor NQa driven into the charge transfer stage XFNi. The node is in this state NDIi + 1 at the voltage level -iVCC , and the voltage level of the input node NDIi in the charge transfer stage XFNi becomes the voltage level of the input node NDIi + 1 in the charge transfer stage XFNi + 1 aligned.

Wenn das Steuersignal ΦCT wieder auf den Massespannungspegel fällt, wird der Spannungspegel des Eingangsknotens NDAi in der Ladungsübertragungsstufe XFNi um die Versorgungsspannung VCC verringert, um den Spannungspegel -i-VCC zu erreichen, und der MOS-Transistor NQa in der Ladungsübertragungsstufe XFNi geht in den Sperrzustand.If the control signal ΦCT falls back to the ground voltage level, the voltage level of the input node NDAi in the charge transfer stage XFNi around the supply voltage VCC decreased to the voltage level -i-VCC to achieve, and the MOS transistor NQa in the charge transfer stage XFNi goes into the locked state.

Dann steigt das Steuersignal ΦCP von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC, und der Spannungspegel des Eingangsknotens NDIi der Ladungsübertragungsstufe XFNi steigt an. Als Antwort wird der Spannungspegel am internen Knoten NDAi-1 in der Ladungsübertragungsstufe XFNi-1 durch den MOS-Transistor NQb gemäß dem Spannungspegel des Knotens NDi angehoben und auf den Spannungspegel von -(i-1)·VCC gesetzt.Then the control signal rises ΦCP from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC , and the voltage level of the input node NDIi the charge transfer stage XFNi rises. In response, the voltage level at the internal node NDAi-1 in the charge transfer stage XFNi-1 through the MOS transistor NQb according to the voltage level of the node NDi raised and to the voltage level of - (i-1) · VCC set.

Gemäß dem Steuersignal ΦCP sinkt auch der Spannungspegel des internen Knotens NDAi-1 in der Ladungsübertragungsstufe XFNi+1, sodass der entsprechende MOS-Transistor NQa in den Sperrzustand gebracht wird, wenn der Spannungspegel des Ausgangsknotens ODi+1 sinkt.According to the control signal ΦCP the voltage level of the internal node also drops NDAi-1 in the charge transfer stage XFNi + 1 , so the corresponding MOS transistor NQa is brought into the locked state when the voltage level of the output node ODi + 1 sinks.

Wenn eine vorbestimmte Zeit abläuft, fällt das Steuersignal ΦP von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND. Als Antwort führt das Kapazitätselement in der Ladungsübertragungsstufe XFNi+1 den Ladungspumpbetrieb auf dem Eingangsknoten NDIi+1 aus, und der Spannungspegel davon sinkt von -i·VCC auf -(i+1)·VCC. Dieser Spannungsabfall wird über den MOS-Transistor NQb auf den internen Knoten NDAi der Ladungsübertragungsstufe XFNi übertragen, und dieser MOS-Transistor NQb wird zuverlässig in den Sperrzustand gebracht.When a predetermined time elapses, the control signal falls ΦP from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND , In response, the capacitance element performs in the charge transfer stage XFNi + 1 charge pump operation on the input node NDIi + 1 off, and the voltage level thereof drops from -iVCC on - (i + 1) · VCC , This voltage drop is across the MOS transistor NQb on the internal nodes NDAi the charge transfer stage XFNi transferred, and this MOS transistor NQb is reliably brought into the locked state.

Nachdem eine weitere vorbestimmte Zeitspanne abläuft, erreicht das Steuersignal ΦCTF den Pegel der Versorgungsspannung VCC und hält diesen Pegel für eine vorbestimmte Zeitspanne, und die Spannungspegel der internen Knoten NDAi-1 und NDAi+1 in den Ladungsübertragungsstufen XFNi-1 und XFNi+1 werden um die Versorgungsspannung VCC angehoben, so dass der entsprechende MOS-Transistor NQa in den Durchlasszustand geht, um Ladungen zu übertragen.After another predetermined period of time expires, the control signal reaches ΦCTF the level of the supply voltage VCC and holds this level for a predetermined period of time, and the voltage levels of the internal nodes NDAi-1 and NDAi + 1 in the charge transfer stages XFNi-1 and XFNi + 1 be around the supply voltage VCC raised so that the corresponding MOS transistor NQa goes into the pass state to transfer charges.

Bei dem obigen Vorgang ist für die Ladungsübertragungsstufe XFNi der Spannungspegel des internen Knotens NDAi gleich dem Spannungspegel des Eingangsknotens NDIi+1 der Ladungsübertragungsstufe XFNi+1, und daher gleich dem Spannungspegel des Ausgangsknotens ODi der Ladungsübertragungsstufe XFNi, und somit verbleibt der MOS-Transistor NQa im Sperrzustand, um den Rückfluss von Strom in die Ladungsübertragungsstufe XFNi zu verhindern.In the above process is for the charge transfer stage XFNi the voltage level of the internal node NDAi equal to the voltage level of the input node NDIi + 1 the charge transfer stage XFNi + 1 , and therefore equal to the voltage level of the output node ODi the charge transfer stage XFNi , and thus the MOS transistor remains NQa in the blocked state, the backflow of current into the charge transfer stage XFNi to prevent.

Dementsprechend kann durch kaskadenartige Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn und durch abwechselndes Durchführen des Vorladens der Eingangsknoten und des Ladens der verbundenen internen Knoten gemäß phasengesteuerten Steuersignalen in diesen Ladungsübertragungsstufen der Rückfluss des Stroms zuverlässig verhindert werden, und die erzeugten Spannungen können um die Spannung VCC in den Ladungsübertragungsstufen verringert werden. In dem Aufbau der Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn der n Stufen wird am Ausgangsknoten FOD eine Spannung -n·VCC erzeugt. Somit ist es möglich, eine negative Spannung mit einem beabsichtigen Spannungspegel zu erzeugen, und ein benötigter Spannungspegel kann selbst unter der Bedingung einer niedrigen Versorgungsspannung stabil mit geringer Leistungsaufnahme erzeugt werden. Accordingly, cascading charge transfer stages XFN1 to XFNn and by alternately performing the precharge of the input nodes and the charging of the connected internal nodes according to phased control signals in these charge transfer stages, the backflow of the current can be reliably prevented, and the generated voltages can be reduced by the voltage VCC be reduced in the charge transfer stages. In the structure of the charge transfer stages XFN1 to XFNn of the n levels is at the exit node FOD a tension -nVCC generated. Thus, it is possible to generate a negative voltage with an intended voltage level, and a required voltage level can be stably generated with a low power consumption even under the condition of a low supply voltage.

12 zeigt schematisch einen Aufbau einer Schaltung zum Erzeugen der Steuersignale, die in der in den 10A und 10B gezeigten Spannungserzeugungsschaltung verwendet werden. Zusätzlich zu den Bauelementen der Steuersignalerzeugungsschaltung aus 6 beinhaltet die in 12 dargestellte Signalerzeugungsschaltung eine UND-Schaltung 45, die ein Ausgangssignal Φ4 der Verzögerungsschaltung 30d und das Ausgangssignal des Inverters 32b empfängt, um das Steuersignal ΦCTF zu erzeugen. Andere Bauelemente der in 12 gezeigten Steuersignalerzeugungsschaltung sind die gleichen wie diejenigen der Steuersignalerzeugungsschaltung aus 6. Entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt. 12 shows schematically a structure of a circuit for generating the control signals, which in the in the 10A and 10B shown voltage generating circuit can be used. In addition to the components of the control signal generating circuit 6 includes the in 12 Signal generation circuit shown an AND circuit 45 that have an output signal Φ4 the delay circuit 30d and the output signal of the inverter 32b receives the control signal ΦCTF to create. Other components of the in 12 control signal generating circuit shown are the same as those of the control signal generating circuit 6 , Corresponding sections are provided with the same reference numerals and the description thereof is not repeated.

Gemäß dem Aufbau der Steuersignalerzeugungsschaltung aus 12 erzeugt die UND-Schaltung 45 das Steuersignal ΦCTF auf dem H-Pegel, wenn das Ausgangssignal Φ4 der Verzögerungsschaltung 30d auf dem H-Pegel und das Ausgangssignal des Inverters 32b auf dem H-Pegel ist. Wie in 13 dargestellt ist daher das Steuersignal ΦCTF auf dem H-Pegel, wenn die Ausgangssignale Φ3 und Φ4 der Verzögerungsschaltungen 30c und 30d auf dem Lbzw. H-Pegel sind. Die anderen Steuersignale ΦP, ΦCP und ΦCT werden von den gleichen Bauelementen erzeugt wie diejenigen in der in 6 dargestellten Schaltung und haben die gleiche zeitliche Beziehung. Durch Verwenden der Steuerschaltung aus 12 kann für jede Ladungsübertragungsstufe, wenn die negativen Ladungen an dessen Eingangsknoten bereitgestellt werden, um für die Übertragung der Ladungen bereit zu sein, das Steuersignal für die Ladungsübertragung genau angelegt werden, um die Ladungen an den Ausgangsknoten zu übertragen. Zusätzlich kann der Rückfluss des Stroms verhindert werden.According to the structure of the control signal generating circuit 12 generates the AND circuit 45 the control signal ΦCTF at the H level when the output signal Φ4 the delay circuit 30d at the H level and the output signal of the inverter 32b is at the H level. As in 13 the control signal is therefore shown ΦCTF at the H level when the output signals Φ3 and Φ4 of the delay circuits 30c and 30d on the Lbzw. Are H levels. The other control signals ΦP . ΦCP and ΦCT are produced from the same components as those in the in 6 circuit shown and have the same temporal relationship. By using the control circuit 12 For each charge transfer stage, when the negative charges are provided at its input node to be ready for transfer of the charges, the charge transfer control signal can be accurately applied to transfer the charges to the output node. In addition, the backflow of the current can be prevented.

Gemäß der fünften Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, die Vielzahl der Ladungsübertragungsstufen kaskadenartig angeordnet, und das Ladungsübertragen und das Vorladen des Eingangsknotens werden in den jeweiligen Ladungsübertragungsstufen abwechselnd ausgeführt, so dass eine tiefe negative Spannung mit geringer Leistungsaufnahme erzeugt werden kann.According to the fifth embodiment, as described above, the plurality of charge transfer stages are cascaded, and charge transfer and precharge of the input node are carried out alternately in the respective charge transfer stages, so that a deep negative voltage with low power consumption can be generated.

Sechste AusführungsformSixth embodiment

14 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer sechsten Ausführungsform. Zusätzlich zu den Bauelementen der Spannungserzeugungsschaltung aus 3 beinhaltet die Spannungserzeugungsschaltung aus 14 weiter eine Spannungstreiberstufe 50 zum Übertragen von Ladungen des Ausgangsknotens OD11 zu dem Endausgangsknoten FOD gemäß den Steuersignalen ΦPZ und ΦCTFZ. 14 shows a structure of a voltage generating circuit according to a sixth embodiment. In addition to the components of the voltage generating circuit 3 includes the voltage generating circuit 14 further a voltage driver stage 50 for transferring charges of the output node OD11 to the final exit node FOD according to the control signals ΦPZ and ΦCTFZ ,

Die Spannungstreiberstufe 50 beinhaltet ein Kapazitätselement CC, das einen Ladungspumpbetrieb auf dem internen Ausgangsknoten OD11 gemäß dem Steuersignal ΦPZ durchführt, und eine Ladungsübertragungsstufe XFP, welche die elektrischen Ladungen in dem Kapazitätselement CC zu dem Endausgangsknoten FOD gemäß dem Steuersignal ΦCTFZ überträgt.The voltage driver stage 50 includes a capacitance element CC, which is a charge pumping operation on the internal output node OD11 according to the control signal ΦPZ performs, and a charge transfer stage XFP which are the electrical charges in the capacitance element CC to the final exit node FOD according to the control signal ΦCTFZ transmits.

Die Ladungsübertragungsstufe XFP beinhaltet: einen P-Kanal-MOS-Transistor PQa, der zwischen den internen Ausgangsknoten OD11 und den Endausgangsknoten FOD geschaltet ist und einen mit einem internen Knoten NDB verbundenen Gateanschluss besitzt; einen P-Kanal-MOS-Transistor PQb, der zwischen den internen Knoten NDB und den Endausgangsknoten FOD geschaltet ist und einen mit dem internen Ausgangsknoten OD11 verbundenen Gateanschluss besitzt; und ein Kapazitätselement Cd, das zwischen einen das Steuersignal ΦCTFZ empfangenden Steuersignaleingangsknoten S52 und den internen Knoten NDB geschaltet ist. Die Ladungsübertragungsstufe XFP besitzt einen Eingangsknoten PDI, der mit dem internen Ausgangsknoten OD11 verbunden ist, sowie einen mit dem Endausgangsknoten FOD verbundenen Ausgangsknoten POD.The charge transfer stage XFP includes: a P-channel MOS transistor PQa that is between the internal output nodes OD11 and the final exit node FOD is switched and one with an internal node NDB has connected gate connection; a P-channel MOS transistor PQb that is between the internal nodes NDB and the final exit node FOD is switched and one with the internal output node OD11 has connected gate connection; and a capacity element CD that between a control signal ΦCTFZ receiving control signal input node S52 and the internal node NDB is switched. The charge transfer stage XFP has an input node PDI that with the internal output node OD11 is connected, as well as one to the final output node FOD connected output node POD ,

In der in 14 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung ist eine vor dem Ausgangsknoten OD11 für die Erzeugung einer Spannung 2·VCC angeordnete Schaltung ausgebildet aus einem Abschnitt zur Erzeugung der Spannungsanhebeladungen und aus einem Abschnitt zur Übertragung der Spannungsanhebeladungen. Dieser Ladungserzeugungsabschnitt und dieser Ladungsübertragungsabschnitt haben den gleichen Aufbau wie diejenigen in der in 1 gezeigten Schaltung. Entsprechende Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.In the in 14 The voltage generating circuit shown is one in front of the output node OD11 for generating a voltage 2 · VCC arranged circuit formed from a section for generating the voltage lifting charges and a section for transmitting the voltage lifting charges. This charge generation section and this charge transfer section have the same construction as those in FIG 1 circuit shown. Corresponding components have the same reference numerals and the description thereof is not repeated.

15 ist ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der in 14 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung im stabilen Zustand zeigt. Mit Bezug auf 15 wird nun ein Betrieb im stabilen Zustand der Spannungserzeugungsschaltung aus 14 beschrieben. 15 FIG. 10 is a signal waveform diagram showing an operation of the in FIG 14 shown voltage generating circuit shows in the stable state. Regarding 15 will now operate from the stable state of the voltage generating circuit 14 described.

Die Spannungserzeugungsschaltung aus 14 ist die gleiche wie die Spannungserzeugungsschaltung aus 8, sofern die Leitfähigkeitstypen der Transistoren, die Polaritäten der Steuersignale und die Polaritäten der Spannungen vertauscht werden. Grundsätzlich ist der Ladungspumpbetrieb für die Ladungen des Knotens ND12 in der Spannungserzeugungsschaltung aus 14 der gleiche wie der der in 3 gezeigten Schaltung, und das Kapazitätselement C12 ändert den Spannungspegel des Knotens ND12 zwischen der Versorgungsspannung VCC und der höhen Spannung 2·VCC gemäß dem Steuersignal ΦCPZ. Das Kapazitätselement CC ändert den Spannungspegel des internen Ausgangsknotens OD11 durch den Ladungspumpbetrieb gemäß dem Steuersignal ΦPZ. Daher wechselt der interne Ausgangsknoten OD11 zwischen den Spannungen 2·VCC und 3·VCC. Da der Spannungspegel des internen Ausgangsknotens OD11 sich bis zu 3·VCC ändert, wechselt der Spannungspegel des internen Knotens ND13 zwischen der Versorgungsspannung VCC und den hohen Spannungen 2·VCC und 3·VCC über drei Stufen.The voltage generating circuit out 14 is the same as the voltage generating circuit 8th , provided that the conductivity types of the transistors, the polarities of the control signals and the polarities of the voltages are interchanged. Basically, the charge pump operation is for the charges of the node ND12 in the voltage generating circuit 14 the same as the one in 3 circuit shown, and the capacitance element C12 changes the voltage level of the node ND12 between the supply voltage VCC and the high voltage 2 · VCC according to the control signal ΦCPZ , The capacity element CC changes the voltage level of the internal output node OD11 by the charge pump operation according to the control signal ΦPZ , Therefore the internal output node changes OD11 between the tensions 2 · VCC and 3 · VCC , Because the voltage level of the internal output node OD11 yourself up to 3 · VCC changes, the voltage level of the internal node changes ND13 between the supply voltage VCC and the high tensions 2 · VCC and 3 · VCC over three levels.

Zu der Zeit t11 fällt das Steuersignal ΦPZ von der Versorgungsspannung VCC auf die Massespannung GND ab. Als Antwort wird der Ausgangsknoten OD11 durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes CC auf den Spannungspegel 2·VCC gesetzt. Bei diesem Vorgang ist der Knoten ND12 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC und der MOS-Transistor PQ12 ist in einem Durchlasszustand, so dass der Knoten ND13, ähnlich zu dem internen Ausgangsknoten OD11, den Spannungspegel 2-VCC erreicht. Dementsprechend sind Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ11 auf dem gleichen Potential, und der MOS-Transistor PQ11 geht in den Sperrzustand.By the time t11 the control signal falls ΦPZ from the supply voltage VCC to the ground voltage GND from. In response, the exit node OD11 through the charge pump operation of the capacitance element CC to the voltage level 2 · VCC set. In this process is the knot ND12 to the level of the supply voltage VCC and the MOS transistor PQ12 is in a pass state, so the node ND13 , similar to the internal output node OD11 , the voltage level 2-VCC reached. Accordingly, the gate and source connection of the MOS transistor PQ11 at the same potential, and the MOS transistor PQ11 goes into the locked state.

Zu der Zeit t12 steigt das Steuersignal ΦCPZ auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC. Als Antwort erreicht der Spannungspegel des Knotens ND12 den Pegel der hohen Spannung 2·VCC, so dass der MOS-Transistor PQ12 in den Sperrzustand geht. Gate-, Drain- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQ11 sind in diesem Zustand auf den gleichen Spannungspegel gesetzt, und der MOS-Transistor PQ11 verbleibt im Sperrzustand.By the time t12 the control signal increases ΦCPZ at the level of the supply voltage VCC , In response, the node's voltage level reaches ND12 the level of high voltage 2 · VCC so the mos transistor PQ12 goes into the locked state. Gate, drain and source connection of the MOS transistor PQ11 are set to the same voltage level in this state, and the MOS transistor PQ11 remains in the locked state.

In der Spannungstreiberstufe 50 ist das Steuersignal ΦCTFZ auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC, der Knoten NDB ist auf den Pegel 3·VCC und der MOS-Transistor PQa ist im Sperrzustand. Da der interne Ausgangsknoten OD11 auf dem Spannungspegel 2·VCC ist, verbleibt der Transistor PQb im Durchlasszustand, aber es fließt kein Strom durch den MOS-Transistor PQb, da der Knoten NDB und der Endausgangsknoten FOD auf dem gleichen Spannungspegel sind.In the voltage driver stage 50 is the control signal ΦCTFZ to the level of the supply voltage VCC , the knot NDB is on level 3 · VCC and the MOS transistor PQa is in the locked state. Because the internal output node OD11 at the voltage level 2 · VC C is, the transistor remains PQb in the on state, but no current flows through the MOS transistor PQb because the knot NDB and the final exit node FOD are at the same voltage level.

Zu einer Zeit t13 fällt das Steuersignal ΦCTZ von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND ab. Als Antwort sinkt der Spannungspegel des Knotens ND13 von der Spannung 2·VCC auf die Versorgungsspannung VCC, so dass der MOS-Transistor PQ11 in den Durchlasszustand geht, um Ladungen zwischen dem internen Ausgangsknoten OD11 und dem internen Knoten ND12 zu übertragen. Dieser Ladungsübertragungsvorgang ist abgeschlossen, wenn der interne Knoten ND12 und der Ausgangsknoten OD11 den gleichen Potentialpegel erreichen.At a time t13 the control signal falls ΦCTZ from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND from. In response, the node's voltage level drops ND13 of the tension 2 · VCC on the supply voltage VCC so the mos transistor PQ11 in the pass state to charge between the internal output node OD11 and the internal node ND12 transferred to. This charge transfer process is complete when the internal node ND12 and the output node OD11 reach the same potential level.

Bei dem Ladungsübertragungsvorgang erreicht der MOS-Transistor PQ12 den Sperrzustand, da sein Gate- und sein Sourceanschluss auf den gleichen Spannungspegel gesetzt sind. Bei diesem Ladungsübertragungsvorgang ist der Knoten NDB auf den Spannungspegel 3·VCC, der interne Ausgangsknoten OD11 ist auf dem Spannungspegel 2·VCC und der P-Kanal-MOS-Transistor PQa für die Ladungsübertragung bleibt im Sperrzustand.In the charge transfer process, the MOS transistor reaches PQ12 the blocking state, since its gate and its source connection are set to the same voltage level. In this charge transfer process is the node NDB to the voltage level 3 · VCC , the internal output node OD11 is at the voltage level 2 · VCC and the P-channel MOS transistor PQa for the charge transfer remains in the locked state.

Zu einer Zeit t14 steigt das Steuersignal ΦCPZ von dem Pegel der Massespannung auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC an, und als Antwort steigt der Spannungspegel des Knotens ND13 von der Versorgungsspannung VCC auf die hohe Spannung 2·VCC an, so dass der MOS-Transistor PQ11 in den Sperrzustand geht. Bei diesem Vorgang bleibt der MOS-Transistor PQ12 aufgrund seiner Schwellspannung im Sperrzustand, da der Knoten ND12 auf dem Spannungspegel 2·VCC ist.At a time t14 the control signal increases ΦCPZ from the level of the ground voltage to the level of the supply voltage VCC in response, and in response the node's voltage level increases ND13 from the supply voltage VCC to the high tension 2 · VCC on so the mos transistor PQ11 goes into the locked state. The MOS transistor remains in this process PQ12 due to its threshold voltage in the off state since the node ND12 at the voltage level 2 · VCC is.

Zu der Zeit t15 fällt das Steuersignal ΦCPZ von der Versorgungsspannung VCC auf die Massespannung GND ab. Als Antwort senkt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C12 den Spannungspegel des Knotens ND12 von der hohen Spannung 2·VCC auf die Versorgungsspannung VCC. Wenn der Spannungspegel des Knotens ND12 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC sinkt, um den P-Kanal-MOS-Transistor PQ12 zum elektrischen miteinander Verbinden der Knoten ND13 und OD11 in den Durchlasszustand zu bringen, sind der Knoten ND13 und der interne Ausgangsknoten OD11 auf dem gleichen Spannungspegel 2·VCC, und es fließt kein Strom in dem stabilen Zustand. Der MOS-Transistor PQ11 bleibt im Sperrzustand, da sein Gateanschluss und sein Sourceanschluss auf dem gleichen Potentialpegel sind.By the time t15 the control signal falls ΦCPZ from the supply voltage VCC to the ground voltage GND from. In response, charge pumping through the capacitance element lowers C12 the voltage level of the node ND12 of the high tension 2 · VCC on the supply voltage VCC , If the voltage level of the node ND12 to the level of the supply voltage VCC drops to the P-channel MOS transistor PQ12 for electrically connecting the nodes ND13 and OD11 Bringing them into the open state is the node ND13 and the internal output node OD11 at the same voltage level 2 · VCC , and no current flows in the stable state. The MOS transistor PQ11 remains there in the locked state The gate connection and its source connection are at the same potential level.

Zu der Zeit t16 steigt das Steuersignal ΦPZ von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC an, und als Antwort wird der Knoten ND11 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC angehoben, so dass der Knoten ND12 zuverlässig auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC aufgeladen wird.By the time t16 the control signal increases ΦPZ from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC and the answer becomes the node ND11 to the level of the supply voltage VCC raised so that the knot ND12 reliably to the level of the supply voltage VCC is charged.

Wenn das Steuersignal ΦPZ ansteigt, führt das Kapazitätselement CC den Ladungspumpbetrieb durch, um den Ausgangsknoten OD11 von dem Pegel 2·VCC auf den Pegel 3·VCC anzuheben. Wenn der Spannungspegel des Ausgangsknoten OD11 auf dem Spannungspegel 3·VCC ansteigt, ist der Knoten ND12 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC, und der MOS-Transistor PQ12 ist in den Durchlasszustand gebracht, so dass der Knoten ND13 auf den Spannungspegel 3·VCC ansteigt, und der MOS-Transistor PQ11 bleibt im Sperrzustand.If the control signal ΦPZ increases, the capacity element leads CC through the charge pump operation to the output node OD11 from the level 2 · VCC to the level 3 · VCC to raise. When the voltage level of the output node OD11 at the voltage level 3 · VCC increases, is the knot ND12 to the level of the supply voltage VCC , and the MOS transistor PQ12 is brought into the pass state so that the node ND13 to the voltage level 3 · VCC increases, and the MOS transistor PQ11 remains locked.

Zu der Zeit t17 fällt das Steuersignal ΦCTFZ von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND ab. Als Antwort verringert das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement Cb den Spannungspegel des Knotens NDB von der Spannung 3·VCC auf die Spannung 2·VCC und der MOS-Transistor PQa wird in den Durchlasszustand gebracht, um die Ladungen von dem Ausgangsknoten OD11 zu dem Endausgangsknoten FOD zu übertragen, so dass der Endausgangsknoten FOD zuverlässig auf dem Spannungspegel 3·VCC gehalten wird. Bei diesem Ladungsübertragungsvorgang ist der Knoten NDB auf dem Spannungspegel 2·VCC und der Ausgangsknoten OD11 und der Endausgangsknoten FOD sind auf dem gleichen Spannungspegel, der höher ist als der des Knotens NDB. Somit bleibt der MOS-Transistor PQb im Sperrzustand.By the time t17 the control signal falls ΦCTFZ from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND from. In response, charge pumping through capacitance element Cb reduces the voltage level of the node NDB of the tension 3 · VCC on the tension 2 · VCC and the MOS transistor PQa is brought into the forward state to the charges from the output node OD11 to the final exit node FOD to transmit, so the final exit node FOD reliable at the voltage level 3 · VCC is held. In this charge transfer process is the node NDB at the voltage level 2 · VCC and the output node OD11 and the final exit node FOD are at the same voltage level that is higher than that of the node NDB , The MOS transistor thus remains PQb in the locked state.

Zu der Zeit t18 steigt das Steuersignal ΦCTFZ von dem Pegel der Massespannung GND wieder auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC an. Als Antwort hebt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement Cb den Spannungspegel des Knotens NDB auf die Spannung 3·VCC an und der MOS-Transistor PQa geht in den Sperrzustand.By the time t18 the control signal increases ΦCTFZ from the level of the ground voltage GND back to the level of the supply voltage VCC on. In response, charge pumping lifts through the capacitance element Cb the voltage level of the node NDB on the tension 3 · VCC on and the MOS transistor PQa goes into the locked state.

Zu der Zeit t19 fällt das Steuersignal ΦPZ von dem Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den Pegel der Massespannung GND, so dass der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 sich auf 2·VCC verringert. Bei diesem Vorgang ist der MOS-Transistor PQ12 in einem Durchlasszustand, so dass der Spannungspegel des Knotens ND13 sich von 3·VCC auf 2·VCC verringert. Anschließend werden die obigen Vorgänge wiederholt.By the time t19 the control signal falls ΦPZ from the level of the supply voltage VCC to the level of the ground voltage GND so that the voltage level of the output node OD11 to 2 · VCC decreased. In this process, the MOS transistor PQ12 in an on state, so the voltage level of the node ND13 from 3 · VCC on 2 · VCC decreased. Then the above operations are repeated.

Dementsprechend kann, da eine Spannungstreiberstufe 50 angeordnet ist zum Vorladen des Ausgangsknotens, um die Ladungen in dem Vorgang des Vorladens des internen Knotens zu übertragen, die Spannung auf diesem Ausgangsknoten um die Spannung VCC angehoben werden, und die Spannung 3·VCC kann ohne Endausgangsknoten FOD erzeugt werden.Accordingly, since there is a voltage driver stage 50 is arranged to precharge the output node to transfer the charges in the process of precharging the internal node, the voltage on this output node by the voltage VCC be raised, and the tension 3 · VCC can without end exit node FOD be generated.

Der Einfachheit halber wird der Betrieb in der Übergangsperiode des anfänglichen Ladungspumpvorgangs nicht beschrieben. Jedoch wird ein Vorgang ähnlich dem in der Schaltung, die die negative Spannung von -2·VCC bei der vierten Ausführungsform erzeugt, durchgeführt, und die Schwellspannungen der Transistoren vom Anreicherungstyp werden verwendet, um schrittweise den Spannungspegel der Endausgangsspannung anzuheben, während das Auftreten eines Verluststroms verhindert wird.For the sake of simplicity, the operation in the transition period of the initial charge pumping process is not described. However, an operation similar to that in the circuit that uses the negative voltage of -2 · VCC in the fourth embodiment is generated, performed, and the threshold voltages of the enhancement type transistors are used to gradually raise the voltage level of the final output voltage while preventing leakage current from occurring.

Die stabilisierende Kapazität C4, die am Endausgangsknoten FOD vorgesehen ist, kann weggelassen werden, wenn die Laständerungen am Endausgangsknoten FOD klein sind.The stabilizing capacity C4 that are at the final exit node FOD can be omitted if the load changes at the final output node FOD are small.

Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ können erzeugt werden durch Invertieren der Ausgangssignale der Steuersignalerzeugungsschaltungen aus 12.Control signals ΦPZ . ΦCPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ can be generated by inverting the output signals of the control signal generating circuits 12 ,

Ähnlich der zweiten Ausführungsform werden daher Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ nicht benötigt zum Wechseln zwischen der Massespannung GND und der Versorgungsspannung VCC, und können ersetzt werden durch Signale, die zwischen irgendwelchen gewünschten Spannungen wechseln, sofern die An/Aus-Bedingungen der MOS-Transistoren der Bauelemente erfüllt sind.Similar to the second embodiment, therefore, control signals ΦPZ . ΦCPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ not required to switch between the ground voltage GND and the supply voltage VCC , and can be replaced by signals that alternate between any desired voltages provided the on / off conditions of the device's MOS transistors are met.

Gemäß der sechsten Ausführungsform ist das Kapazitätselement, wie oben beschrieben für die Ladungspumpe am Ausgangsknoten der Schaltung angeordnet, welche die Spannung 2·VCC erzeugt, und eine Stufe der Ladungsübertragungsstufe ist weiter angeordnet, in der das An/Ausschalten des Ladungsübertragungstransistors PQa gesteuert wird durch das Kapazitätselement und den MOS-Transistor, der das Potential des Ausgangsknotens erfasst. Dementsprechend wird der Fluss von Verluststromladungen verhindert, und die Ladungen können effizient verwendet werden zum Erzeugen der hohen Spannung 3·VCC.According to the sixth embodiment, as described above, the capacitance element for the charge pump is arranged at the output node of the circuit, which is the voltage 2 · VCC generated, and a stage of the charge transfer stage is further arranged in the on / off of the charge transfer transistor PQa is controlled by the capacitance element and the MOS transistor, which detects the potential of the output node. Accordingly, the flow of leakage current charges is prevented, and the charges can be used efficiently to generate the high voltage 3 · VCC ,

Siebte AusführungsformSeventh embodiment

16 zeigt schematisch einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer siebten Ausführungsform. 16 schematically shows a structure of a voltage generating circuit according to a seventh embodiment.

In 16 sind Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn kaskadenartig zwischen den internen Knoten ND12 und den Endausgangsknoten FOD angeordnet. Jeder der Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn ist im Aufbau gleich der in 14 gezeigten Ladungsübertragungsstufe XFP. In 16 are charge transfer stages XFP1 to XFPn cascading between the internal nodes ND12 and the final exit node FOD arranged. Each of the charge transfer stages XFP1 to XFPn is the same in construction as in 14 charge transfer stage shown XFP ,

Kapazitätselemente CC1 bis CCn-1 sind den Eingangsknoten ODP1 bis ODPn-1 der jeweiligen Ladungsübertragungsstufen XFP2 bis XFPn entsprechend angeordnet. Die Kapazitätselemente CC1 bis CCn-1 werden durch die Steuersignaleingangsknoten S11 und S12 abwechselnd mit Steuersignalen ΦPZ und ΦCPZ versorgt. Die Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn werden durch die Steuersignaleingangsknoten S13 und S52 abwechselnd mit Steuersignalen ΦCTZ und ΦCTFZ versorgt. Somit werden die Ladungsübertragungsstufen XFP1, XFP3, ... und XFPn-1 in ungeradzahligen Stufen durch Steuersignaleingangsknoten S13 mit dem Steuersignal ΦCTZ versorgt, um die Ladungen zu übertragen, und Ladungsübertragungsstufen XFP2, ... und XFPn in geradzahligen Stufen werden versorgt mit dem Steuersignal ΦCTFZ durch Steuersignaleingangsknoten S52 und die Ladungsübertragung wird gesteuert.Capacity elements CC1 to CCn-1 are the input nodes ODP1 to ODPn-1 of the respective charge transfer stages XFP2 to XFPn arranged accordingly. The capacity elements CC1 to CCn-1 are through the control signal input node S11 and S12 alternating with control signals ΦPZ and ΦCPZ provided. The charge transfer stages XFP1 to XFPn are through the control signal input node S13 and S52 alternating with control signals ΦCTZ and ΦCTFZ provided. Thus the charge transfer stages XFP1 . XFP3 , ... and XFPn-1 in odd-numbered stages through control signal input nodes S13 with the control signal ΦCTZ supplied to transfer the charges and charge transfer stages XFP2 , ... and XFPn in even-numbered stages are supplied with the control signal ΦCTFZ through control signal input nodes S52 and charge transfer is controlled.

Jede der Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn hebt die empfangene Spannung um die Versorgungsspannung VCC an. Daher wird eine Spannung (n+1)·VCC auf dem Endausgangsknoten FOD erzeugt.Each of the charge transfer stages XFP1 to XFPn raises the received voltage by the supply voltage VCC on. Hence a tension (n + 1) · VCC on the final exit node FOD generated.

Zum Steuern des Betriebs des Ansammelns der Ladungen auf dem Knoten ND12 sind N-Kanal-MOS-Transistoren NQ11 und NQ12 überkreuz angeordnet, und sind Kapazitätselemente C11 und C12, die den Ladungspumpbetrieb auf Knoten ND11 und ND12 gemäß Steuersignalen ΦPZ und ΦCPZ durchführen, angeordnet. Der Schaltungsabschnitt, der den Ladungspumpbetrieb auf den Knoten ND12 durchführt, ist im Aufbau gleich wie der in den 3 und 14 gezeigte, und daher wechselt die Spannung am Knoten ND12 zwischen der Spannung VCC und der hohen Spannung 2·VCC.To control the operation of accumulating charges on the node ND12 are N-channel MOS transistors NQ11 and NQ12 arranged crosswise, and are capacity elements C11 and C12 that the charge pumping operation on nodes ND11 and ND12 according to control signals ΦPZ and ΦCPZ perform, arranged. The circuit section that performs the charge pumping operation on the node ND12 is the same in structure as that in the 3 and 14 shown, and therefore the voltage at the node changes ND12 between the tension VCC and the high tension 2 · VCC ,

17 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 16 in dem stabilen Zustand zeigt. Mit Bezug auf die 14 und 17 wird nun der Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 16 im stabilen Zustand beschrieben. 17 Fig. 10 is a timing chart showing an operation of the voltage generating circuit 16 shows in the stable state. With regard to the 14 and 17 the operation of the voltage generating circuit will now stop 16 described in the stable state.

17 veranschaulicht Wellenformen der Spannungen auf den Eingangsknoten und den internen Knoten der Ladungsübertragungsstufen XFPi-1, XFPi und XFPi+1. Die Ladungsübertragungsstufen XFPi-1 und XFPi+1 werden versorgt mit dem Steuersignal ΦCTF, und die Ladungsübertragungsstufe XFPi wird versorgt mit dem Steuersignal ΦCT. Der Eingangsknoten NDIj der Ladungsübertragungsschaltung XFPj ist mit dem internen Ausgangsknoten ODPj-1 der Ladungsübertragungsschaltung XFPj-1 in der vorhergehenden Stufe verbunden. 17 veranschaulicht interne Ausgangsknoten ODIi-1 und ODIi, die dem Eingangsknoten NDIi bzw. NDIi+1 entsprechen. Die Potentiale der Eingangsknoten der jeweiligen Ladungsübertragungsstufen werden nun mit Bezug auf 14 beschrieben. 17 illustrates waveforms of the voltages on the input nodes and the internal nodes of the charge transfer stages XFPi-1 . XFPi and XFPi + 1 , The charge transfer stages XFPi-1 and XFPi + 1 are supplied with the control signal ΦCTF , and the charge transfer step XFPi is supplied with the control signal ΦCT , The input node NDIj the charge transfer circuit XFPj is with the internal output node ODPj-1 the charge transfer circuit XFPj-1 connected in the previous stage. 17 illustrates internal exit nodes ODIi-1 and ODIi that are the input node NDIi respectively. NDIi + 1 correspond. The potentials of the input nodes of the respective charge transfer stages will now be referenced to 14 described.

Wenn das Steuersignal ΦPZ auf den Pegel der Massespannung GND fällt, sinkt das Potential am Eingangsknoten NDIi-1 der Ladungsübertragungsstufe XFPi-1 von einem Spannungspegel i·VCC auf einen Spannungspegel (i-1)·VCC. In der Ladungsübertragungsstufe XFPi+1 sinkt die Spannung seines Eingangsknotens NDIi+1 von den Spannungspegel (i+1)·VCC auf den Spannungspegel (i+1)·VCC. In diesen Übertragungsstufen XFPi-1 und XFPi+1 sind die internen Knoten NDBi-1 und NDBi+1 auf die Spannungspegel festgesetzt, die den Spannungspegeln der nachfolgenden Ladungsübertragungsstufen XFPi bzw. XFPi+2 entsprechen, da der MOS-Transistor PQb in einem Durchlasszustand ist.If the control signal ΦPZ to the level of the ground voltage GND falls, the potential at the input node drops NDIi-1 the charge transfer stage XFPi-1 from a voltage level i · VCC to a voltage level (i-1) · VCC , In the charge transfer stage XFPi + 1 the tension of its input node drops NDIi + 1 from the voltage level (i + 1) · VCC to the voltage level (i + 1) · VCC , In these transmission stages XFPi-1 and XFPi + 1 are the internal nodes NDBi-1 and NDBi + 1 set to the voltage levels corresponding to the voltage levels of the subsequent charge transfer stages XFPi respectively. XFPi + 2 match because of the MOS transistor PQb is in a pass state.

Wenn der Eingangsknoten NDIi+1 der der Ladungsübertragungsstufe XFPi folgenden Ladungsübertragungsstufe XFPi+1 auf den Spannungspegel (i+1)·VCC sinkt, sinkt der Spannungspegel des Ausgangsknotens NDBi der Ladungsübertragungsschaltung XFPi von (i+2)·VCC auf (i+1)·VCC, da der MOS-Transistor PQd im Durchlasszustand ist.If the input node NDIi + 1 that of the charge transfer stage XFPi following charge transfer stage XFPi + 1 to the voltage level (i + 1) · VCC decreases, the voltage level of the output node decreases NDBi the charge transfer circuit XFPi of (i + 2) VCC on (i + 1) · VCC because the MOS transistor PQd is in the pass state.

Wenn das Steuersignal ΦCPZ vom Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC ansteigt, hebt das Ladungspumpen durch das entsprechende Kapazitätselement CCi in der Ladungsübertragungsstufe XFPi den Spannungspegel des Eingangsknotens NDIi von der Spannung i·VCC auf die Spannung (i+1)·VCC an. Da der MOS-Transistor PQb in der Ladungsübertragungsstufe XFPi-1 in einem Durchlasszustand ist, hebt eine solche angehobene Spannung des Knotens NDIi den Spannungspegel des Knotens NDBi-1 auf (i+1)VCC an, und der entsprechende MOS-Transistor PQa wird im Sperrzustand gehalten.If the control signal ΦCPZ of the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC increases, the charge pumping lifts through the corresponding capacity element CCi in the charge transfer stage XFPi the voltage level of the input node NDIi of the tension i · VCC on the tension (i + 1) · VCC on. Because the MOS transistor PQb in the charge transfer stage XFPi-1 is in a forward state, such an increased tension of the node NDIi the voltage level of the node NDBi-1 on (i + 1) VCC on, and the corresponding MOS transistor PQa is held in the locked state.

Ebenso steigt der Spannungspegel des internen Knotens NDBi+1 in der Ladungsübertragungsstufe XFPi+1 auf die Spannung (i+3)·VCC an, und der entsprechende P-Kanal-MOS-Transistor PQa wird im Sperrzustand gehalten.The voltage level of the internal node also increases NDBi + 1 in the charge transfer stage XFPi + 1 on the tension (i + 3) · VCC on, and the corresponding P-channel MOS transistor PQa is held in the locked state.

Wenn das Steuersignal ΦCTZ von der Versorgungsspannung VCC auf die Massespannung GND abfällt erreicht der interne Knoten NDBi in der Ladungsübertragungsstufe XFPi den Spannungspegel i·VCC, der MOS-Transistor PQa geht in den Durchlasszustand, um die Spannung (i+1)·VCC am internen Knoten NDIi auf den Eingangsknoten NDIi+1 in der nachfolgenden oder stromabwärtsseitigen Ladungsübertragungsstufe XFPi+1 zu übertragen. Bei dieser Ladungsübertragung wird der Rückfluss von Ladungen in die Ladungsübertragungsstufen XFPi-1 und XFPi+1 verhindert, da die MOS-Transistoren PQa in einem Sperrzustand (nicht leitenden Zustand) sind.If the control signal ΦCTZ from the supply voltage VCC to the ground voltage GND the internal node drops NDBi in the charge transfer stage XFPi the voltage level i · VCC , the MOS transistor PQa goes to the on state to the voltage (i + 1) · VCC at the internal node NDIi on the input node NDIi + 1 in the subsequent or downstream charge transfer stage XFPi + 1 transferred to. With this charge transfer, the backflow of charges into the charge transfer stages XFPi-1 and XFPi + 1 prevented because of the MOS transistors PQa are in a locked state (non-conductive state).

Wenn das Steuersignal ΦCPZ auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC ansteigt, steigt der Spannungspegel des internen Knotens NDBi in der Ladungsübertragungsstufe XFPi von der Spannung i·VCC auf die Spannung (i+1)VCC an, und das Gatepotential des entsprechenden P-Kanal-MOS-Transistors PQa wird gleich oder höher als sein Sourceanschlusspotential, so dass der MOS-Transistor PQA in den Sperrzustand gebracht wird.If the control signal ΦCPZ to the level of the supply voltage VCC increases, the voltage level of the internal node increases NDBi in the charge transfer stage XFPi of the tension i · VCC on the tension (i + 1) VCC and the gate potential of the corresponding P-channel MOS transistor PQa will be equal to or higher than its source potential, so the MOS transistor PQA is brought into the locked state.

Wenn das Steuersignal ΦPZ von der Massespannung GND auf die Versorgungsspannung VCC ansteigt, führen die Kapazitätselement CCi-1 und CCi+1 in den Ladungsübertragungsstufen XFPi-1 und XFPi+1 die Ladungspumpvorgänge durch, um die Spannungspegel der entsprechenden Eingangsknoten jeweils um die Versorgungsspannung VCC anzuheben. Somit erreicht der Eingangsknoten NDIi-1 der Ladungsübertragungsstufe XFPi-1 den Spannungspegel i·VCC, und der Eingangsknoten NDIi+1 der Ladungsübertragungsstufe XFPi+1 erreicht den Spannungspegel (i+2)·VCC.If the control signal ΦPZ from the ground voltage GND on the supply voltage VCC increases, lead the capacity element CCi-1 and CCi + 1 in the charge transfer stages XFPi-1 and XFPi + 1 the charge pumping processes to the voltage level of the corresponding input node each around the supply voltage VCC to raise. The input node thus reaches NDIi-1 the charge transfer stage XFPi-1 the voltage level i · VCC , and the input node NDIi + 1 the charge transfer stage XFPi + 1 reaches the voltage level (i + 2) VCC ,

In einem derartigen Zustand geht der MOS-Transistor PQb in der Ladungsübertragungsstufe XFPi in den Durchlasszustand, da dessen Gateanschlusspotential geringer ist als dessen Sourceanschlusspotential, und der interne Knoten NDBi steigt auf den Pegel der Spannung (i+2)·VCC an, der gleich dem des Eingangsknotens NDIi+1 der Ladungsübertragungsstufe XFPi+1 ist, und der MOS-Transistor PQa wird im Sperrzustand gehalten, um den Rückfluss von Ladungen zu verhindern.In such a state, the MOS transistor goes PQb in the charge transfer stage XFPi in the on state, since its gate connection potential is lower than its source connection potential, and the internal node NDBi rises to the level of voltage (i + 2) VCC which is equal to that of the input node NDIi + 1 the charge transfer stage XFPi + 1 and the MOS transistor PQa is kept locked to prevent charge backflow.

In diesem Zustand fällt das Steuersignal ΦCTZF von der Versorgungsspannung VCC auf die Massespannung GND, und in den Ladungsübertragungsstufen XFPi-1 und XFPi+1 werden die Spannungspegel der internen Knoten NDBi-1 und NDBi+1 um die Versorgungsspannung VCC verringert, und die entsprechenden MOS-Transistoren PQa werden in den Durchlasszustand gebracht. Folglich werden Ladungen von dem Eingangsknoten NDIi-1 zu dem Ausgangsknoten ODPi-1 (NDIi) übertragen, und werden auch die Ladungen von dem Eingangsknoten NDIi+1 zu dem Ausgangsknoten in der Ladungsübertragungsstufe XFPi+1 übertragen.The control signal drops in this state ΦCTZF from the supply voltage VCC to the ground voltage GND , and in the charge transfer stages XFPi-1 and XFPi + 1 become the voltage levels of the internal nodes NDBi-1 and NDBi + 1 around the supply voltage VCC reduced, and the corresponding MOS transistors PQa are brought into the pass state. As a result, charges from the input node NDIi-1 to the exit node ODPi-1 ( NDIi ) and the charges from the input node NDIi + 1 to the output node in the charge transfer stage XFPi + 1 transfer.

Anschließend werden die obigen Vorgänge wiederholt, so dass die Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn abwechselnd den Ladungspumpvorgang durchführen zum Anheben der empfangenen Spannungen, sodass die Versorgungsspannung VCC, und schließlich die Spannung (n+1)·VCC auf dem Endausgangsknoten FOD erzeugt werden kann.Then, the above operations are repeated so that the charge transfer stages XFP1 to XFPn alternately perform the charge pumping process to raise the received voltages so that the supply voltage VCC , and finally the tension (n + 1) · VCC on the final exit node FOD can be generated.

In der Erzeugungsschaltung für hohe Spannung wird in der Übergangszeitspanne der Anfangsperiode des Ladungspumpbetriebs wie bei der sechsten Ausführungsform die Schwellspannung eines MOS-Transistors verwendet zum Steuern des Einstellens des Sperrzustandes des MOS-Transistors, um das Auftreten eines Verluststromes zu verhindern, und der Spannungspegel eines jeden Knotens wird schrittweise angehoben, um den endgültigen stabilen Spannungspegel zu erreichen.In the high voltage generating circuit, in the transition period of the initial period of charge pumping operation as in the sixth embodiment, the threshold voltage of a MOS transistor is used to control the setting of the off state of the MOS transistor to prevent leakage current from occurring, and the voltage level of each The node is gradually raised to reach the final stable voltage level.

Bei dieser siebten Ausführungsform können die Hochpegelspannung und die Tiefpegelspannung der Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ jeweils verschieden voneinander sein.In this seventh embodiment, the high level voltage and the low level voltage of the control signals ΦPZ . ΦCPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ each be different from each other.

Gemäß der siebten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, eine Mehrzahl von Ladungsübertragungsstufen kaskadenartig angeordnet, die Kapazitätselemente werden verwendet zum Durchführen des Ladungspumpbetriebes auf den Eingangsknoten der jeweiligen Ladungsübertragungsstufen, und die Ladungsübertragungsvorgänge werden in einer abwechselnden Art und Weise durchgeführt. Dementsprechend kann die interne Spannung auf einem gewünschten Pegel mit verringertem Stromverbrauch erzeugt werden.According to the seventh embodiment, as described above, a plurality of charge transfer stages are cascaded, the capacitance elements are used to perform the charge pumping operation on the input nodes of the respective charge transfer stages, and the charge transfer operations are performed in an alternate manner. Accordingly, the internal voltage can be generated at a desired level with reduced power consumption.

Die Steuersignal ΦPZ, ΦCPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ können durch Invertieren aller Ausgangssignale der Steuersignalerzeugungsschaltung aus 12 erzeugt werden.The control signal ΦPZ . ΦCPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ can by inverting all the output signals of the control signal generating circuit 12 be generated.

Achte AusführungsformEighth embodiment

18 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer achten Ausführungsform. Die Spannungserzeugungsschaltung aus 18 unterscheidet sich im Aufbau von der Spannungserzeugungsschaltung aus 1 in den folgenden Punkten. Die überkreuzt gekoppelten P-Kanal-MOS-Transistoren PQ1 und PQ2 in 1 sind durch N-Kanal-MOS-Transistoren NQQ1 und NQQ2 ersetzt, die eine Ladungsübertragungsstufe bilden. Der N-Kanal-MOS-Transistor NQQ1 ist zwischen einen Vorladespannungsversorgungskhoten NDD2 und den internen Knoten ND2 geschaltet, und besitzt einen mit einem internen Knoten (erster interner Knoten) NDD1 verbundenen Gateanschluss (Steuerelektrode). Der Vorladespannungsversorgungsknoten NDD2 ist mit einem Masseknoten GG verbunden, der die Massespannung GND der Referenzspannung liefert. 18th shows a structure of a voltage generating circuit according to an eighth embodiment. The voltage generating circuit out 18th differs in structure from the voltage generating circuit 1 in the following points. The cross-coupled P-channel MOS transistors PQ1 and PQ2 in 1 are through N-channel MOS transistors NQQ1 and NQQ2 replaced, which form a charge transfer stage. The N-channel MOS transistor NQQ1 is between a precharge power supply NDD2 and the internal node ND2 switched, and has one with an internal node (first internal node) NDD1 connected gate connection (control electrode). The precharge voltage supply node NDD2 is with a ground knot GG connected to the ground voltage GND of the reference voltage.

Der N-Kanal-MOS-Transistor NQQ2 ist zwischen die internen Knoten NDD1 und NDD2 geschaltet und besitzt einen Gateanschluss, der mit dem das Steuersignal ΦP empfangenden Steuersignaleingangsknoten S1 verbunden ist. Der interne Knoten NDD1 ist über das Kapazitätselement CQ1 mit dem Eingangsknoten S32 verbunden, der das Steuersignal ΦCTF empfängt.The N-channel MOS transistor NQQ2 is between the internal nodes NDD1 and NDD2 switched and has a gate connection with which the control signal ΦP receiving control signal input node S1 connected is. The internal node NDD1 is about the capacity element CQ1 with the input node S32 connected to the control signal ΦCTF receives.

Der Aufbau der Ladungsübertragungsstufe, die zwischen dem Eingangsknoten ND2 und dem Ausgangsknoten OD1 angeordnet ist, ist der gleiche wie der in 1 gezeigte. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.The structure of the charge transfer stage between the input node ND2 and the output node OD1 is the same as that in 1 shown. Corresponding elements are provided with the same reference symbols and the description thereof is not repeated.

Die Steuersignale ΦCTF, ΦP, ΦCP und ΦCT wechseln alle zwischen der Massespannung GND und der Versorgungsspannung VCC, und werden von der Steuerschaltung aus 12 erzeugt.The control signals ΦCTF . ΦP . ΦCP and ΦCT all switch between the ground voltage GND and the supply voltage VCC , and are from the control circuit 12 generated.

Die MOS-Transistoren NQQ1 und NQQ2 entsprechen dem beanspruchten ersten bzw. zweiten Transistor, und das Kapazitätselement CQ1 entspricht dem beanspruchten ersten Kapazitätselement. Das Steuersignal ΦCTF entspricht dem ersten Steuersignal, und das Steuersignal ΦP entspricht dem zweiten Steuersignal in den Ansprüchen. Die MOS-Transistoren NQ1 und NQ2 entsprechen dem beanspruchten dritten bzw. vierten Transistor, und die Kapazitätselemente C2 und C3 entsprechen dem beanspruchten zweiten bzw. dritten Kapazitätselement. Die Steuersignal ΦCP und ΦCT entsprechen den beanspruchten dritten bzw. vierten Steuersignal. Alle MOS-Transistoren sind jeweils vom Anreicherungstyp.The MOS transistors NQQ1 and NQQ2 correspond to the claimed first and second transistor, and the capacitance element CQ1 corresponds to the claimed first capacity element. The control signal ΦCTF corresponds to the first control signal, and the control signal ΦP corresponds to the second control signal in the claims. The MOS transistors NQ1 and NQ2 correspond to the claimed third and fourth transistor, and the capacitance elements C2 and C3 correspond to the claimed second or third capacity element. The control signal ΦCP and ΦCT correspond to the claimed third and fourth control signals. All MOS transistors are each of the enhancement type.

19 ist ein Signalwellenformdiagram, das einen Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 18 veranschaulicht. Mit Bezug auf 19 wird nun der Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 18 beschrieben. 19 veranschaulicht die Signalwellenformen in dem Fall, bei dem die negative Spannung -VCC an dem Ausgangsknoten OD1 erzeugt wird. 19 Fig. 10 is a signal waveform diagram that shows an operation of the voltage generating circuit 18th illustrated. Referring now to FIG. 19, the operation of the voltage generating circuit is stopped 18th described. 19 illustrates the signal waveforms in the case where the negative voltage -VCC at the exit node OD1 is produced.

Zu der Zeit t0 sind die Steuersignale ΦP, ΦCT und ΦCTF auf dem L-Pegel, und das Steuersignal ΦCP ist auf dem H-Pegel. In diesem Zustand ist der interne Knoten ND2 auf dem Pegel der Massespannung GND durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes C2, welches das Steuersignal ΦCP empfängt. Der interne Knoten ND3 erreicht den Pegel der negativen Spannung -VCC durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes C3. Im stabilen Zustand, wenn der interne Knoten ND2 auf dem Pegel der Massespannung GND ist, ist der MOS-Transistor NQ2 in den Durchlasszustand gebracht (Ausgangsknoten OD1 ist auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC), und der interne Knoten ND3 ist auf dem gleichen Spannungspegel wie der des Ausgangsknotens OD1 gesetzt.By the time t0 are the control signals ΦP . ΦCT and ΦCTF at the L level, and the control signal ΦCP is at the H level. The internal node is in this state ND2 at the level of the ground voltage GND through the charge pump operation of the capacitance element C2 which is the control signal ΦCP receives. The internal node ND3 reaches the level of negative voltage -VCC through the charge pump operation of the capacitance element C3 , Stable when the internal node ND2 at the level of the ground voltage GND is, is the MOS transistor NQ2 brought into the pass state (output node OD1 is at the level of the negative voltage -VCC ), and the internal node ND3 is at the same voltage level as that of the output node OD1 set.

Der interne Knoten NDD1 ist durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes CQ1 auf dem Pegel der Massespannung GND. Das Steuersignal ΦP ist auf dem L-Pegel der Massespannung, und der MOS-Transistor NQQ2 ist im Sperrzustand.The internal node NDD1 is due to the charge pump operation of the capacitance element CQ1 at the level of the ground voltage GND , The control signal ΦP is at the L level of the ground voltage, and the MOS transistor NQQ2 is in the locked state.

Zu der Zeit t1 steigt das Steuersignal ΦP auf den H-Pegel der Versorgungsspannung VCC an. Als Antwort auf diesen Anstieg des Steuersignals ΦP geht der MOS-Transistor NQQ2 in den Durchlasszustand, so dass die internen Knoten NDD1 und ND2 elektrisch miteinander verbunden werden, um den gleichen Spannungspegel zu erreichen (auf den Massespannungspegel gesetzt).By the time t1 the control signal increases ΦP to the H level of the supply voltage VCC on. In response to this rise in the control signal ΦP goes the MOS transistor NQQ2 in the pass state so that the internal node NDD1 and ND2 be electrically connected to each other to achieve the same voltage level (set to the ground voltage level).

Zu der Zeit t2, fällt das Steuersignal ΦCP auf den L-Pegel der Massespannung GND, während das Steuersignal ΦP auf dem H-Pegel ist. Als Antwort auf den Abfall des Steuersignals ΦCP verringert das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C2 den Spannungspegel des Knotens ND2. Da der MOS-Transistor NQQ2 in einem Durchlasszustand ist, senkt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C2 die Spannungspegel der Knoten NDD1 und ND2 von der Massespannung auf die negative Spannung -VCC ab. Indem das Kapazitätselement C2 derart ausgelegt ist, dass es einen Kapazitätswert wesentlich größer als das des Kapazitätselementes CQ1 hat, können beide internen Knoten NDD1 und ND2 von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der negativen Spannung -VCC abgesenkt werden.By the time t2 , the control signal falls ΦCP to the L level of the ground voltage GND while the control signal ΦP is at the H level. In response to the drop in the control signal ΦCP reduces charge pumping through the capacitance element C2 the voltage level of the node ND2 , Because the MOS transistor NQQ2 is in a forward state, the charge pumping through the capacitance element lowers C2 the voltage levels of the nodes NDD1 and ND2 from ground voltage to negative voltage -VCC from. By the capacity element C2 is designed such that it has a capacitance value substantially greater than that of the capacitance element CQ1 has both internal nodes NDD1 and ND2 from the level of the ground voltage GND to the level of the negative voltage -VCC be lowered.

Wenn der Spannungspegel des internen Knotens ND2 auf den Pegel der negativen Spannung -VCC sinkt, geht der MOS-Transistor NQ2 in der Ausgangsladungsübertragungsstufe in den Sperrzustand, so dass der interne Knoten ND3 von dem Ausgangsknoten OD1 getrennt ist, und tritt in einen elektrischen Schwebezustand ein.If the voltage level of the internal node ND2 to the level of the negative voltage -VCC decreases, the MOS transistor goes NQ2 in the output charge transfer stage in the lock state, so that the internal node ND3 from the output node OD1 is separated, and enters an electric floating state.

In diesem Zustand wird zu der Zeit t3 das Steuersignal ΦCT von dem Pegel der Massespannung GND auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC angehoben. Als Antwort auf den Anstieg des Steuersignals ΦCT hebt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C3 den Spannungspegel des Knotens ND3 von der negativen Spannung -VCC auf den Pegel der Massespannung GND an, und der MOS-Transistor NQ1 wird in den Durchlasszustand gebracht, um den internen Knoten ND2 elektrisch mit dem Ausgangsknoten OD1 zu verbinden. Wenn der Ausgangsknoten OD1 auf einem höheren Spannungspegel ist als der interne Knoten ND2, bewegen sich positive Ladungen von dem Ausgangsknoten OD1 zu dem internen Knoten ND2, so dass der Spannungspegel des Ausgangsknotens DD1 sinkt.In this state at the time t3 the control signal ΦCT from the level of the ground voltage GND to the level of the supply voltage VCC raised. In response to the rise in the control signal ΦCT lifts charge pumping through the capacity element C3 the voltage level of the node ND3 from the negative tension -VCC to the level of the ground voltage GND on, and the MOS transistor NQ1 is put in the pass state to the internal node ND2 electrically with the output node OD1 connect to. If the output node OD1 is at a higher voltage level than the internal node ND2 , positive charges move from the output node OD1 to the internal node ND2 so that the voltage level of the output node DD1 sinks.

Der interne Knoten ND3 ist auf den Pegel der Massespannung GND. In diesem stationären Zustand ist die Gate-Source-Spannung des MOS-Transistors NQ1 gleich der Versorgungsspannung VCC, und die Ladungen können zwischen dem internen Knoten ND2 und dem Ausgangsknoten OD1 ohne einen Einfluss durch die Schwellspannung des MOS-Transistors NQ1 übertragen werden.The internal node ND3 is at the level of the ground voltage GND , In this stationary State is the gate-source voltage of the MOS transistor NQ1 equal to the supply voltage VCC , and the charges can go between the internal nodes ND2 and the output node OD1 without being affected by the threshold voltage of the MOS transistor NQ1 be transmitted.

Wenn der MOS-Transistor NQ1 in den Durchlasszustand gebracht ist, um die Ladungen zwischen den internen Knoten ND2 und dem Ausgangsknoten OD1 zu bewegen, erreichen Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQ2 den gleichen Potentialpegel. In diesem Zustand ist der MOS-Transistor NQ2 vom Anreicherungstyp und bleibt aufgrund seiner Schwellspannung im Sperrzustand.If the MOS transistor NQ1 is in the forward state to the charges between the internal nodes ND2 and the output node OD1 to move, reach gate and source of the MOS transistor NQ2 the same potential level. The MOS transistor is in this state NQ2 of the enrichment type and remains in the blocking state due to its threshold voltage.

Zu der Zeit t4 fällt das Steuersignal ΦCT von dem H-Pegel auf den L-Pegel. Als Antwort senkt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C3 den Spannungspegel des internen Knotens ND3 wieder auf die negative Spannung -VCC, und der MOS-Transistor NQ1 geht in den Sperrzustand.By the time t4 the control signal falls ΦCT from the H level to the L level. In response, charge pumping through the capacitance element lowers C3 the voltage level of the internal node ND3 back to the negative tension -VCC , and the MOS transistor NQ1 goes into the locked state.

Wenn sich die Ladungen zwischen den internen Knoten ND2 und dem Ausgangsknoten OD1 bewegen, ist der MOS-Transistor NQQ2 in einem Durchlasszustand, um die internen Knoten NDD1 und ND2 elektrisch miteinander zu verbinden, und kann der MOS-Transistor NQQ2 negative Ladungen von dem internen Knoten ND2 zu dem internen Knoten NDD1 liefern, so dass die Ladungen effizient übertragen werden können. In dem obigen Vorgang bleibt der MOS-Transistor NQQ1 in dem Sperrzustand, da die internen Knoten NDD1 und ND2 auf im wesentlichen gleichen Potentialen sind, und die Gate-Source-Spannung davon ist geringer als die Schwellspannung.If the charges are between the internal nodes ND2 and the output node OD1 move is the MOS transistor NQQ2 in a pass state to the internal nodes NDD1 and ND2 electrically connect to each other, and the MOS transistor NQQ2 negative charges from the internal node ND2 to the internal node NDD1 deliver so that the loads can be transferred efficiently. In the above process, the MOS transistor remains NQQ1 in the locked state because of the internal nodes NDD1 and ND2 are at substantially equal potentials, and the gate-source voltage thereof is less than the threshold voltage.

Zu der Zeit t5 wird das Steuersignal ΦCP von dem L-Pegel der Massespannung GND auf den H-Pegel der Versorgungsspannung VCC angehoben. Als Antwort auf den Anstieg des Steuersignals ΦCP hebt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C2 das Potential des internen Knotens ND2 von dem Pegel der negativen Spannung -VCC an. In diesem Zustand ist das Steuersignal ΦP auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC und der MOS-Transistor NQQ2 ist in einem Durchlasszustand, so dass die Spannungspegel der beiden internen Knoten NDD1 und ND2 auf die Massespannung GND ansteigen.By the time t5 becomes the control signal ΦCP from the L level of the ground voltage GND to the H level of the supply voltage VCC raised. In response to the rise in the control signal ΦCP lifts charge pumping through the capacity element C2 the potential of the internal node ND2 from the level of negative voltage -VCC on. In this state, the control signal ΦP is at the level of the supply voltage VCC and the MOS transistor NQQ2 is in an on state, so the voltage level of the two internal nodes NDD1 and ND2 to the ground voltage GND increase.

Zu der Zeit t6 fällt das Steuersignal ΦP auf den L-Pegel und der MOS-Transistor NQQ2 ist im Sperrzustand, und die internen Knoten ND2 und NDD1 sind elektrisch voneinander getrennt.By the time t6 the control signal falls ΦP to the L level and the MOS transistor NQQ2 is in the locked state, and the internal node ND2 and NDD1 are electrically separated from each other.

Zu der Zeit t7 steigt das Steuersignal ΦCTF auf den H-Pegel. Dadurch hebt der Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes CQ1 den Spannungspegel des internen Knotens NDD1 von der Massespannung GND auf die Versorgungsspannung VCC (der MOS-Transistor NQQ2 ist im Sperrzustand). Gemäß diesem Anstieg des Potentialpegels des internen Knotens NDD1 wird der MOS-Transistor NQQ1 in den Durchlasszustand gebracht, um den internen Knoten ND2 auf den Pegel der Massespannung GND vorzuladen.By the time t7 the control signal increases ΦCTF to the H level. As a result, the charge pump operation of the capacity element lifts CQ1 the voltage level of the internal node NDD1 from the ground voltage GND on the supply voltage VCC (the MOS transistor NQQ2 is in the locked state). According to this increase in the potential level of the internal node NDD1 becomes the MOS transistor NQQ1 placed in the pass state to the internal node ND2 to the level of the ground voltage GND to preload.

Zu der Zeit t8 fällt das Steuersignal ΦCTF auf den L-Pegel. Als Antwort senkt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement CC1 das Potential des internen Knotens NDD1 wieder auf den Pegel der Massespannung GND, und der MOS-Transistor NQQ1 wird in den Sperrzustand gebracht (der Knoten ND2 ist auf dem Massespannungspegel).By the time t8 the control signal falls ΦCTF to the L level. In response, charge pumping through the capacitance element lowers CC1 the potential of the internal node NDD1 back to the ground voltage level GND , and the MOS transistor NQQ1 is brought into the lock state (the node ND2 is at the ground voltage level).

Anschließend werden die zwischen der Zeit t0 bis zu der Zeit t8 durchgeführten Vorgänge wiederholt, so dass am Ausgangsknoten OD1 die negative Spannung -VCC erzeugt wird, die der Potentialamplitude des internen Knotens ND2 entspricht. Ein stabilisierendes Kapazitätselement 4 fällt die negative Spannung -VCC am Ausgangsknoten OD1 stabil.Then the in between t0 by the time t8 operations performed repeatedly, so that at the output node OD1 the negative tension -VCC is generated, which is the potential amplitude of the internal node ND2 equivalent. A stabilizing element of capacity 4 the negative voltage drops -VCC at the exit node OD1 stable.

In der Übergangsperiode, bevor der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD1 stabil wird, erreicht der Knoten NDD1 den Pegel der Versorgungsspannung VCC gemäß dem H-Pegel des Steuersignals ΦCTF in der Zeitspanne zwischen den Zeiten t7 und t8, um den MOS-Transistor NQ1 in den Durchlasszustand zu bringen, so dass der interne Knoten ND2 mit dem auf den Massespannungspegel zu setzenden Masseknoten verbunden wird. Nachdem der MOS-Transistor NQQ1 in den Sperrzustand gebracht worden ist, wird das Steuersignal ΦCP von dem H-Pegel auf den L-Pegel abgesenkt. Gemäß einem solchen Steuerverfahren erreicht der interne Knoten ND2 den Pegel der negativen Spannung -VCC und positive Ladungen fließen von dem Ausgangsknoten OD1 in den internen Knoten ND2 (negative Ladungen fließen von dem internen Knoten ND2 in den Ausgangsknoten OD1), wenn der MOS-Transistor NQ1 im Durchlasszustand ist, und der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD1 sinkt schrittweise.
Selbst wenn sich die Ladungen in dem Übergangszustand bewegen, ist der interne Knoten ND2 auf dem Pegel der negativen Spannung -VCC und der MOS-Transistor NQ2 besitzt ein Gateanschlusspotential, welches das Source- und das Drainanschlusspotential nicht übersteigt, und verbleibt im Sperrzustand. In diesem Zustand kann der MOS-Transistor NQ1 im Durchlasszustand gehalten werden gemäß dem Steuersignal OCT. In der Übergangsperiode können daher negative Ladungen zuverlässig von dem Ausgangsknoten OD1 bereitgestellt werden zum schrittweisen Verringern von dessen Potentialpegel.
In the transition period, before the voltage level of the output node OD1 becomes stable, the knot reaches NDD1 the level of the supply voltage VCC according to the H level of the control signal ΦCTF in the period between times t7 and t8 to the MOS transistor NQ1 to bring it into the pass state so that the internal node ND2 is connected to the ground node to be set to the ground voltage level. After the MOS transistor NQQ1 has been brought into the blocking state, the control signal ΦCP lowered from the H level to the L level. According to such a control method, the internal node reaches ND2 the level of negative voltage -VCC and positive charges flow from the output node OD1 in the internal nodes ND2 (Negative charges flow from the internal node ND2 in the output node OD1 ) when the MOS transistor NQ1 is in the on state, and the voltage level of the output node OD1 gradually decreases.
Even if the charges are in the transition state, the internal node is ND2 at the level of the negative voltage -VCC and the MOS transistor NQ2 has a gate connection potential which does not exceed the source and drain connection potential and remains in the blocking state. In this state, the MOS transistor NQ1 be kept in the on state according to the control signal OCT , In the transition period, therefore, negative charges can reliably from the output node OD1 are provided for gradually reducing its potential level.

Bei dem Aufbau der Spannungserzeugungsschaltung aus 18 werden nur N-Kanal-MOS-Transistoren verwendet. Daher ist es nicht notwendig, einen Bereich zum Isolieren eines P-Kanal-MOS-Transistors von einem N-Kanal-MOS-Transistor bereitzustellen, und die Schaltungsfläche kann verringert werden. Weiter sind Schritte zum Bilden des P-Kanal-MOS-Transistors nicht notwendig, so dass die Anzahl der Herstellungsschritte und die Herstellungskosten verringert werden können. When building the voltage generating circuit out 18th only N-channel MOS transistors are used. Therefore, it is not necessary to provide an area for isolating a P-channel MOS transistor from an N-channel MOS transistor, and the circuit area can be reduced. Furthermore, steps for forming the P-channel MOS transistor are not necessary, so that the number of manufacturing steps and the manufacturing cost can be reduced.

Die Gateanschlusspotentiale der MOS-Transistoren NQ1, NQ2, NQQ1 und NQQ2 werden einzeln gesteuert durch die Steuersignale ΦCT, ΦCP, ΦCTF bzw. ΦP. Daher können durch passendes Einstellen des Zeitablaufs dieser Steuersignale die Ladungen übertragen werden nach dem Abtrennen eines Pfades des Flusses von Verluststromladungen, und der Fluss der Verluststromladungen kann verhindert werden, so dass die negativen Ladungen effizient an den Ausgangsknoten OD1 übertragen werden können, um die negative Spannung -VCC zu erzeugen.The gate connection potentials of the MOS transistors NQ1 . NQ2 . NQQ1 and NQQ2 are individually controlled by the control signals ΦCT . ΦCP . ΦCTF respectively. ΦP , Therefore, by appropriately adjusting the timing of these control signals, the charges can be transferred after disconnecting a path of the flow of leakage charges, and the flow of the leakage charges can be prevented, so that the negative charges efficiently at the output node OD1 can be transferred to the negative voltage -VCC to create.

Ähnlich dem Aufbau der ersten Ausführungsform aus 1 kann der in 18 gezeigte Aufbau den vom Ausgangsknoten OD1 erzeugten Spannungspegel auf irgendeinen gewünschten Pegel einstellen durch passendes Einstellen der Amplituden der Steuersignale ΦCT, ΦCP, ΦP und ΦCTF sowie des Pegels der Spannung, die an einen Masseknoten OGG angelegt ist, der als mit dem MOS-Transistor NQQ1 verbundener Vorladungsspannungsversorgungsknoten dient.Similar to the structure of the first embodiment 1 can the in 18th shown the structure of the output node OD1 Adjust the generated voltage level to any desired level by appropriately adjusting the amplitudes of the control signals ΦCT . ΦCP . ΦP and ΦCTF as well as the level of voltage applied to a ground node OGG is created as with the MOS transistor NQQ1 connected precharge voltage supply node is used.

Gemäß der achten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die Ladungsübertragungsstufen kaskadenartig angeordnet, führen diese Ladungsübertragungsstufen abwechselnd die Ladungsübertragung durch, und werden das Vorladen und das Ladungsanhäufen abwechselnd durchgeführt auf den internen Knoten, die mit diesen Ladungsübertragungsstufen verbunden sind. Somit können die Ladungen effizient verwendet werden zum Erzeugen der negativen Spannung auf einem vorgesehenen Spannungspegel. Weiter sind die Schaltungen auf den MOS-Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps ausgebildet, und daher wird kein Bereich zum voneinander Isolieren der PMOS- und NMOS-Transistoren benötigt. Darüber hinaus kann die Anzahl der Herstellungsschritte verringert werden, und daher können die Herstellungskosten verringert werden.According to the eighth embodiment, as described above, the charge transfer stages are cascaded, these charge transfer stages alternately carry out the charge transfer, and the precharging and the charge accumulation are alternately performed on the internal nodes connected to these charge transfer stages. Thus, the charges can be used efficiently to generate the negative voltage at an intended voltage level. Furthermore, the circuits are formed on the MOS transistors of the same conductivity type, and therefore no area is required to isolate the PMOS and NMOS transistors from each other. In addition, the number of manufacturing steps can be reduced, and therefore the manufacturing cost can be reduced.

Neunte AusführungsformNinth embodiment

20 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer neunten Ausführungsform. Die in 20 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung unterscheidet sich im Aufbau von der Spannungserzeugungsschaltung aus 1 in den folgenden Punkten. Die in 3 gezeigten überkreuzt gekoppelten N-Kanal-MOS-Transistoren NQ11 und NQ12 sind durch P-Kanal-MOS-Transistoren PQQ1 und PQQ2 ersetzt. Der P-Kanal-MOS-Transistor PQQ1 ist zwischen einen Vorladespannungsversorgungsknoten NDD12 und den internen Knoten ND12 geschaltet und besitzt einen mit einem internen Knoten NDD13 verbundenen Gateanschluss. 20th shows a structure of a voltage generation circuit according to a ninth embodiment. In the 20th The voltage generating circuit shown differs in structure from the voltage generating circuit 1 in the following points. In the 3 shown cross-coupled N-channel MOS transistors NQ11 and NQ12 are through P-channel MOS transistors PQQ1 and PQQ2 replaced. The P-channel MOS transistor PQQ1 is between a precharge voltage supply node NDD12 and the internal node ND12 switched and has one with an internal node NDD13 connected gate connection.

Der Vorladespannungsversorgungsknoten NDD12 ist mit dem Spannungsversorgungsknoten PW, der die Versorgungsspannung VCC liefert, verbunden und liefert Ladungen zum Vorladen des internen Knotens ND12 auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC. Der interne Knoten NDD13 ist über ein Kapazitätselement CQ13 an den Eingangsknoten S52 gekoppelt, der ein Steuersignal ΦCTFZ empfängt. Die hohe Spannung 2VCC (=2·VCC) wird am Ausgangsknoten OD11 erzeugt.The precharge voltage supply node NDD12 is with the power supply node PW which is the supply voltage VCC delivers, connects and delivers charges for precharging the internal node ND12 at the level of the supply voltage VCC , The internal node NDD13 is about a capacity element CQ13 at the input node S52 coupled to a control signal ΦCTFZ receives. The high voltage 2VCC (= 2 · VCC) is at the output node OD11 generated.

Der P-Kanal-MOS-Transistor PQQ2 ist zwischen die internen Knoten ND12 und NDD13 geschaltet und besitzt einen Gateanschluss, welcher mit dem das Steuersignal ΦPZ empfangenden Eingangsknoten S11 verbunden ist.The P-channel MOS transistor PQQ2 is between the internal nodes ND12 and NDD13 switched and has a gate connection with which the control signal ΦPZ receiving input node S11 connected is.

Eine Ladungsübertragungsstufe, die Ladungen zwischen dem internen Knoten ND12 und dem Ausgangsknoten OD11 überträgt, hat den gleichen Aufbau wie die in 3 gezeigte. Sich entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.A charge transfer stage, the charges between the internal nodes ND12 and the output node OD11 has the same structure as that in 3 shown. Corresponding elements are identified by the same reference symbols and the descriptions thereof are not repeated.

Der interne Knoten ND12 ist mit dem Eingangsknoten S12 verbunden, der das Steuersignal ΦCPZ über das Kapazitätselement C12 empfängt.The internal node ND12 is with the input node S12 connected to the control signal ΦCPZ about the capacity element C12 receives.

Diese Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ werden erzeugt durch Invertieren der Steuersignal ΦP, ΦCP, ΦCT und ΦCTF, die von den Steuersignalerzeugungsschaltungen erzeugt werden.These control signals ΦPZ . ΦCPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ are generated by inverting the control signal ΦP . ΦCP . ΦCT and ΦCTF generated by the control signal generation circuits.

In dem in 20 gezeigten Aufbau entsprechen für die Zuordnung mit den beanspruchten Elementen die MOS-Transistoren PQQ1 und PQQ2 dem ersten bzw. dem zweiten Transistor, und die MOS-Transistoren PQ11 und PQ12 entsprechen dem dritten bzw. dem vierten Transistor. Die Steuersignale ΦCTFZ, ΦPZ, ΦCPZ und ΦCTZ entsprechen dem ersten, dem zweiten, dem dritten bzw. dem vierten Steuersignal. Die Kapazitätselemente CQ13, C12 und C13 entsprechend dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Kapazitätselement.In the in 20th shown structure correspond to the assignment of the claimed elements, the MOS transistors PQQ1 and PQQ2 the first and the second transistor, and the MOS transistors PQ11 and PQ12 correspond to the third and the fourth transistor. The control signals ΦCTFZ . ΦPZ . ΦCPZ and ΦCTZ correspond to the first, second, third and fourth control signals. The capacity elements CQ13 . C12 and C13 corresponding to the first, the second and the third capacitance element.

21 ist ein Signalwellenformdiagramm, das einen Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 20 veranschaulicht. Die in 20 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung erzeugt eine Spannung von 2·VCC am Eingangsknoten OD11 auf der Basis der Spannung VCC, die an den Spannungsversorgungsknoten PW angelegt ist. Dementsprechend können die Betriebswellenformen der Spannungserzeugungsschaltung aus 20 erreicht werden durch Invertieren von Spannungspolaritäten der Signale und Knoten der in 18 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung, und durch Messen der Spannungen an den jeweiligen Knoten mit Bezug auf die Versorgungsspannung VCC. Daher wird der Betrieb der Spannungserzeugungsschaltung aus 20 nun kurz mit Bezug auf 21 beschrieben. 21 Fig. 10 is a signal waveform diagram showing an operation of the voltage generating circuit 20th illustrated. In the 20th The voltage generating circuit shown generates a voltage of 2 · VCC at the entry node OD11 based on the tension VCC connected to the power supply node PW is created. Accordingly, the operating waveforms of the voltage generating circuit can be made from 20th can be achieved by inverting voltage polarities of the signals and nodes of the in 18th voltage generating circuit shown, and by measuring the voltages at the respective nodes with respect to the supply voltage VCC , Therefore, the operation of the voltage generating circuit becomes off 20th now briefly with reference to 21 described.

Zu der Zeit t0 sind die Steuersignale ΦPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ auf dem H-Pegel der Versorgungsspannung VCC, und das Steuersignal ΦCPZ ist auf dem L-Pegel der Massespannung GND. In diesem Zustand ist der Knoten ND12 auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC und der Knoten ND13 ist auf dem Pegel der Versorgungsspannung VCC. Der MOS-Transistor PQQ2 ist in einem Sperrzustand, und der MOS-Transistor PQQ1 ist auch in einem Sperrzustand. Ähnlich der zweiten Ausführungsform ist der Knoten ND13 durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes C13 auf dem Pegel der hohen Spannung 2VCC, und der MOS-Transistor PQ11 ist im Sperrzustand (nicht leitenden Zustand). Der MOS-Transistor PQ12 ist in einem Durchlasszustand (leitenden Zustand), und der interne Knoten ND13 ist elektrisch an den Ausgangsknoten OD11 gekoppelt.By the time t0 are the control signals ΦPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ at the H level of the supply voltage VCC , and the control signal ΦCPZ is at the L level of the ground voltage GND , The node is in this state ND12 at the level of the supply voltage VCC and the knot ND13 is at the level of the supply voltage VCC , The MOS transistor PQQ2 is in a blocking state, and the MOS transistor PQQ1 is also in a locked state. The node is similar to the second embodiment ND13 through the charge pump operation of the capacitance element C13 at the level of high voltage 2VCC , and the MOS transistor PQ11 is in the blocked state (non-conductive state). The MOS transistor PQ12 is in an on state (conductive state), and the internal node ND13 is electrical at the output node OD11 coupled.

Zu der Zeit t1 fällt das Steuersignal ΦPZ von dem H-Pegel der Versorgungsspannung VCC auf den L-Pegel der Massespannung GND, und der MOS-Transistor PQQ2 geht in den Durchlasszustand, um den internen Knoten NDD13 an den internen Knoten ND12 elektrisch zu koppeln. Der MOS-Transistor PQQ1 verbleibt im Sperrzustand, da dessen Gate-, Source- und Drainanschlusspotential zueinander gleich sind.By the time t1 the control signal falls ΦPZ from the H level of the supply voltage VCC to the L level of the ground voltage GND , and the MOS transistor PQQ2 goes to the pass state to the internal node NDD13 at the internal nodes ND12 to couple electrically. The MOS transistor PQQ1 remains in the blocking state since its gate, source and drain connection potentials are equal to one another.

Zu der Zeit t2 steigt das Steuersignal ΦCPZ von dem L-Pegel auf den H-Pegel. Als Antwort auf den Anstieg des Steuersignals ΦCPZ hebt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C12 den Spannungspegel des Knotens ND12 durch eine Amplitude VCC des Steuersignals ΦCPZ von der Versorgungsspannung VCC auf die hohe Spannung 2VCC. Bei diesem Vorgang ist der MOS-Transistor PQQ2 im Durchlasszustand, so dass der Spannungspegel des Knotens NDD13 auf die hohe Spannung 2VCC ansteigt. Mit dem Kapazitätselement C12, dessen Kapazitätswert wesentlich größer ist als der des Kapazitätselements CQ13, kann der Knoten NDD13, ähnlich dem Ladebetrieb des Knotens NDD12, auf den Pegel der hohen Spannung 2VCC aufgeladen werden. Gemäß dem Anstieg des Potentialpegels des Knotens NDD13 geht der MOS-Transistor PQQ1 in den Sperrzustand.By the time t2 the control signal increases ΦCPZ from the L level to the H level. In response to the rise in the control signal ΦCPZ lifts charge pumping through the capacity element C12 the voltage level of the node ND12 by an amplitude VCC of the control signal ΦCPZ from the supply voltage VCC to the high tension 2VCC , In this process, the MOS transistor PQQ2 in the on state, so the voltage level of the node NDD13 to the high tension 2VCC increases. With the capacity element C12 whose capacity value is significantly larger than that of the capacity element CQ13 , the knot NDD13 , similar to the loading operation of the node NDD12 , be charged to the level of high voltage 2VCC. According to the increase in the node's potential level NDD13 goes the MOS transistor PQQ1 in the locked state.

Gemäß dem Anstieg des Potentialpegels des internen Knotens ND12 geht der MOS-Transistor PQ12 in den Sperrzustand (Ausgangsknoten OD11 ist auf den Potentialpegel der Spannung 2VCC), und der interne Knoten ND13 ist getrennt von dem Ausgangsknoten OD11.According to the increase in the potential level of the internal node ND12 goes the MOS transistor PQ12 in the locked state (output node OD11 is at the potential level of the voltage 2VCC ), and the internal node ND13 is separate from the output node OD11 ,

Zu der Zeit t3 fällt das Steuersignal ΦCTZ von dem H-Pegel auf den L-Pegel ab, und das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C13 senkt den Potentialpegel des internen Knotens ND13 von der hohen Spannung 2VCC auf die Versorgungsspannung VCC ab. Wenn das Potential des internen Knotens ND13 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC abgesenkt ist, geht der MOS-Transistor PQ11 in den Durchlasszustand, um Ladungen zwischen dem internen Knoten ND12 und dem Ausgangsknoten OD11 zu übertragen. Da der absolute Wert der Schwellspannung des MOS-Transistors PQ11 wesentlich geringer ist als die Versorgungsspannung VCC, können die Ladungen zwischen den internen Knoten ND12 und dem Ausgangsknoten OD11 ohne Einfluss auf die Schwellspannung des MOS-Transistors PQ11 übertragen werden. Wenn der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 geringer ist als die Spannung 2·VCC, werden positive Ladungen von dem internen Knoten ND12 an den Ausgangsknoten OD11 geliefert, und der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 steigt an.By the time t3 the control signal falls ΦCTZ from the H level to the L level, and charge pumping through the capacitance element C13 lowers the potential level of the internal node ND13 of the high tension 2VCC on the supply voltage VCC from. If the potential of the internal node ND13 to the level of the supply voltage VCC is lowered, the MOS transistor goes PQ11 in the conduction state to charge between the internal nodes ND12 and the output node OD11 transferred to. Because the absolute value of the threshold voltage of the MOS transistor PQ11 is much lower than the supply voltage VCC , the charges between the internal nodes ND12 and the output node OD11 without influencing the threshold voltage of the MOS transistor PQ11 be transmitted. If the voltage level of the output node OD11 is less than the voltage 2 · VCC , positive charges from the internal node ND12 at the exit node OD11 supplied, and the voltage level of the output node OD11 rises.

Zu der Zeit t4 steigt das Steuersignal ΦCTZ von dem L-Pegel auf den H-Pegel an, und das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C13 hebt den Potentialpegel des internen Knotens ND13 wieder auf die hohe Spannung 2VCC an. Dementsprechend geht der MOS-Transistor PQ11 in den Sperrzustand, und der Ladungsübertragungsvorgang ist abgeschlossen. In diesem Zustand ist der Potentialpegel des internen Knotens ND12 geringer als der Potentialpegel des internen Knotens ND13, und die positiven Ladungen bewegen sich von dem internen Knoten ND13 zu dem Ausgangsknoten OD11 über den MOS-Transistor PQ12, selbst wenn der MOS-Transistor PQ12 in einem Durchlasszustand ist. Als Antwort steigt der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 an, so dass die abgeflossenen Ladungen effektiv verwendet werden und kein Verluststrom fließt. Dies ist genauso wie bei der zweiten Ausführungsform.By the time t4 the control signal increases ΦCTZ from the L level to the H level, and charge pumping through the capacitance element C13 raises the potential level of the internal node ND13 back to the high tension 2VCC on. The MOS transistor goes accordingly PQ11 to the locked state and the charge transfer process is completed. In this state is the potential level of the internal node ND12 less than the potential level of the internal node ND13 , and the positive charges move from the internal node ND13 to the exit node OD11 via the MOS transistor PQ12 , even if the MOS transistor PQ12 is in a pass state. In response, the voltage level of the output node increases OD11 so that the discharged charges are used effectively and no leakage current flows. This is the same as in the second embodiment.

Zu der Zeit t5 fällt das Steuersignal ΦCPZ von dem H-Pegel auf den L-Pegel, und als Antwort senkt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement C12 den Spannungspegel des internen Knotens ND12 von der hohen Spannung 2VCC auf die Versorgungsspannung VCC. Wenn der interne Knoten ND12 den Pegel der Versorgungsspannung VCC erreicht geht der MOS-Transistor PQ12 in den Durchlasszustand, um das Potential des Knotens ND13 und des Ausgangsknotens OD11 aneinander anzugleichen, und dementsprechend wird der MOS-Transistor PQ11 in den Sperrzustand gebracht, und der interne Knoten ND13 ist von dem Ausgangsknoten OD11 getrennt (in dem Fall, in dem der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 höher ist als die Versorgungsspannung VCC).By the time t5 the control signal falls ΦCPZ from H level to L level, and in response, charge pumping through the capacitance element lowers C12 the voltage level of the internal node ND12 of the high tension 2VCC on the supply voltage VCC , If the internal node ND12 the level of the supply voltage VCC reached the MOS transistor PQ12 in the on state to the potential of the node ND13 and the output node OD11 to each other equalize, and accordingly the MOS transistor PQ11 brought into the lock state, and the internal node ND13 is from the output node OD11 disconnected (in the case where the voltage level of the output node OD11 is higher than the supply voltage VCC ).

Da der MOS-Transistor PQQ2 im Durchlasszustand ist, sinkt der Spannungspegel des internen Knotens NDD13 von der positiven hohen Spannung 2VCC auf die Versorgungsspannung VCC gemäß der Potentialänderung auf dem internen Knoten ND12. In diesem Zustand sind der Gate- und der Sourceanschluss des MOS-Transistors PQQ1 vom Anreicherungstyp auf das gleiche Potential gesetzt, und der MOS-Transistor PQQ1 bleibt im Sperrzustand, sodass keine Ladungen vom internen Knoten ND12 zum Spannungsversorgungsknoten PW fließen.Because the MOS transistor PQQ2 is in the on state, the voltage level of the internal node drops NDD13 from the positive high voltage 2VCC to the supply voltage VCC according to the potential change on the internal node ND12 , In this state, the gate and source of the MOS transistor are PQQ1 of the enhancement type set to the same potential, and the MOS transistor PQQ1 remains locked, so no charges from the internal node ND12 to the power supply node PW flow.

Zu der Zeit t6 steigt das Steuerungssignal ΦPZ von dem L-Pegel auf den H-Pegel. Als Antwort sind Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQQ2 auf den gleichen Potentialpegel gesetzt, und der MOS-Transistor PQQ2 geht in den Sperrzustand, um den internen Knoten NDD13 von dem internen Knoten ND12 elektrisch zu trennen.By the time t6 the control signal increases ΦPZ from the L level to the H level. In response are the gate and source of the MOS transistor PQQ2 set to the same potential level, and the MOS transistor PQQ2 goes into the lock state to the internal node NDD13 from the internal node ND12 electrically disconnect.

Zu der Zeit t7 sinkt das Steuerungssignal ΦCTFZ von dem L-Pegel auf den H-Pegel. Als Antwort sind Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors PQQ2 auf den gleichen Potentialpegel gesetzt, und der MOS-Transistor PQQ2 geht in den Sperrzustand, um den internen Knoten NDD13 von dem internen Knoten ND12 elektrisch zu trennen.By the time t7 the control signal drops ΦCTFZ from the L level to the H level. In response are the gate and source of the MOS transistor PQQ2 set to the same potential level, and the MOS transistor PQQ2 goes into the lock state to the internal node NDD13 from the internal node ND12 electrically disconnect.

Zu der Zeit t7 sinkt das Steuerungssignal ΦCTFZ von dem H-Pegel auf den L-Pegel. Als Antwort darauf erniedrigt das Ladungspumpen durch das Kapazitätselement CQ13 den Spannungspegel des internen Knotens NDD13 von der Versorgungsspannung VCC auf die Massespannung GND, und der MOS-Transistor PQQ1 geht in den Durchlasszustand, um den internen Knoten ND12 mit dem Spannungsversorgungsknoten PW zu verbinden, und der interne Knoten ND12 wird auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC vorgeladen.By the time t7 the control signal drops ΦCTFZ from the H level to the L level. In response, charge pumping through the capacitance element lowers CQ13 the voltage level of the internal node NDD13 from the supply voltage VCC to the ground voltage GND , and the MOS transistor PQQ1 goes to the pass state to the internal node ND12 with the power supply node PW to connect, and the internal node ND12 is at the level of the supply voltage VCC preloaded.

Zu der Zeit t8 steigt das Steuersignal ΦCTFZ von dem L-Pegel wieder auf den H-Pegel an, und der Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes CQ13 ändert den Spannungspegel des internen Knotens NDD13 wieder auf die Versorgungsspannung VCC. Als Antwort wird der MOS-Transistor PQQ1 in den Sperrzustand gebracht, und der Vorladevorgang des internen Knotens ND12 wird abgeschlossen.By the time t8 the control signal increases ΦCTFZ from the L level back to the H level, and the charge pumping operation of the capacitance element CQ13 changes the voltage level of the internal node NDD13 back to the supply voltage VCC , In response, the MOS transistor PQQ1 brought into the locked state, and the precharge of the internal node ND12 will be completed.

Anschließend werden die Vorgänge zwischen der Zeit t0 und der Zeit t8 wiederholt, so dass die hohe Spannung 2VCC an dem Ausgangsknoten OD11 erzeugt werden kann.Then the operations between the time t0 and time t8 repeated so the high tension 2VCC at the exit node OD11 can be generated.

In der Übergangsperiode, bevor die Spannung an dem Ausgangsknoten OD11 die hohe Spannung 2VCC erreicht, sinkt in einer Periode zwischen der Zeit t7 und der Zeit t8 das Steuersignal ΦCTFZ auf den L-Pegel der Massespannung GND, und als Antwort wird der MOS-Transistor PQQ1 in den Durchlasszustand gebracht, um den internen Knoten ND12 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC vorzuladen. Wenn der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 niedriger als die Versorgungsspannung VCC ist, wird der MOS-Transistor PQ12 zuverlässig im Sperrzustand gehalten. Wenn das Steuersignal ΦCPZ auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC ansteigt erreicht der interne Knoten ND12 den Pegel der hohen Spannung 2VCC. Als Antwort geht der MOS-Transistor PQQ1 in den Sperrzustand, und der Fluss des Stroms von dem internen Knoten ND12 zu dem Spannungsversorgungsknoten PW wird unterdrückt. Darüber hinaus ist das Gateanschlusspotential des MOS-Transistors PQ12 höher als sein Source- und Drainanschlusspotential, und der MOS-Transistor PQ12 wird zuverlässig in den Sperrzustand gebracht.In the transition period, before the voltage at the output node OD11 the high tension 2VCC reached, decreases in a period between time t7 and time t8 the control signal ΦCTFZ to the L level of the ground voltage GND , and in response the MOS transistor PQQ1 placed in the pass state to the internal node ND12 to the level of the supply voltage VCC to preload. If the voltage level of the output node OD11 lower than the supply voltage VCC is the MOS transistor PQ12 reliably held in the locked state. If the control signal ΦCPZ to the level of the supply voltage VCC the internal node rises ND12 the level of high voltage 2VCC , In response, the MOS transistor goes PQQ1 in the lock state, and the flow of current from the internal node ND12 to the power supply node PW is suppressed. In addition, the gate terminal potential of the MOS transistor PQ12 higher than its source and drain potential, and the MOS transistor PQ12 is reliably brought into the locked state.

Wenn das Steuersignal ΦCTZ auf dem L-Pegel ist, sinkt der interne Knoten ND13 in einer Übergangsperiode auf oder unter den Pegel der Versorgungsspannung VCC, und das Gateanschlusspotential des MOS-Transistors PQ11 ist geringer als dessen Sourceanschlusspotential, und der MOS-Transistor PQ11 wird in den Durchlasszustand gebracht. Daher können die positiven Ladungen von dem internen Knoten ND12 an den Ausgangsknoten OD11 geliefert werden, und der Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 steigt an.If the control signal ΦCTZ is at the L level, the internal node drops ND13 in a transition period at or below the level of the supply voltage VCC , and the gate terminal potential of the MOS transistor PQ11 is less than its source connection potential, and the MOS transistor PQ11 is brought into the pass state. Therefore, the positive charges from the internal node ND12 at the exit node OD11 are supplied, and the voltage level of the output node OD11 rises.

In diesem Übergangszustand wechselt der Spannungspegel des Knotens ND13 zwischen der Versorgungsspannung VCC und der hohen Spannung 2VCC. Bevor die Spannung am Ausgangsknoten OD11 auf oder unter die Versorgungsspannung VCC sinkt bleibt der MOS-Transistor PQQ12 in dem Sperrzustand. In diesem Zustand wechselt der Spannungspegel des internen Knotens ND13 zwischen der Versorgungsspannung VCC und der Massespannung GND, und der MOS-Transistor PQ11 wird in den Durchlasszustand gebracht, wenn der interne Knoten ND13 gemäß dem Steuersignal ΦCPZ auf den Massespannungspegel gesetzt ist. Folglich werden positive Ladungen an den Ausgangsknoten OD11 geliefert, um dessen Spannungspegel anzuheben.In this transition state, the voltage level of the node changes ND13 between the supply voltage VCC and the high tension 2VCC , Before the voltage at the output node OD11 on or below the supply voltage VCC the MOS transistor remains sinking PQQ12 in the locked state. In this state, the voltage level of the internal node changes ND13 between the supply voltage VCC and the ground voltage GND , and the MOS transistor PQ11 is put in the pass state when the internal node ND13 according to the control signal ΦCPZ is set to the ground voltage level. As a result, positive charges on the output node OD11 supplied to raise its voltage level.

Wenn der MOS-Transistor PQ12 beginnt leitfähig zu sein gemäß dem Anstieg des Spannungspegels des Ausgangsknotens OD11 auf oder unter die Versorgungsspannung VCC, steigt der Spannungspegel des internen Knotens ND13 ähnlich den Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 an, und der Spannungspegel des internen Knotens ND13 steigt gemäß dem Spannungspegel des Ausgangsknotens OD11 an. In diesem Fall werden die von dem Ausgangsknoten OD11 zu dem internen Knoten ND13 fließenden Ladungen verwendet zum Anheben des Potentialpegels des internen Knotens ND13 zum Festlegen der MOS-Transistoren PQ12 und PQ11 auf den durchgeschalteten/nicht durchgeschalteten Zustand gemäß den Steuersignalen ΦCTZ und ΦCPZ. Daher fließt kein Verluststrom.If the MOS transistor PQ12 begins to conduct according to the rise in the voltage level of the output node OD11 on or below the supply voltage VCC , the voltage level of the internal node increases ND13 similar to the Output node voltage level OD11 on, and the voltage level of the internal node ND13 increases according to the voltage level of the output node OD11 on. In this case, those from the output node OD11 to the internal node ND13 flowing charges used to raise the potential level of the internal node ND13 to set the MOS transistors PQ12 and PQ11 to the on / off state according to the control signals ΦCTZ and ΦCPZ , Therefore no leakage current flows.

Ähnlich der achten Ausführungsform kann die in 20 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung die Ladungen effizient übertragen, ohne irgendeinen Verluststrom zu verursachen, und kann dadurch eine hohe Spannung 2VCC auf dem Ausgangsknoten OD11 erzeugen.Similar to the eighth embodiment, the in 20th The voltage generating circuit shown transfers the charges efficiently without causing any leakage current and can thereby cause a high voltage 2VCC on the exit node OD11 produce.

Bei der in 20 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung werden nur P-Kanal-MOS-Transistoren verwendet. Ähnlich der achten Ausführungsform ist es daher nicht notwendig, sowohl die P-als auch die N-Kanal-MOS-Transistoren herzustellen, so dass die von der Schaltung eingenommene Fläche und die Anzahl der Herstellungsschritte verringert werden kann, und dementsprechend die Herstellungskosten reduziert werden können.At the in 20th shown voltage generation circuit, only P-channel MOS transistors are used. Therefore, similarly to the eighth embodiment, it is not necessary to manufacture both the P and the N-channel MOS transistors, so that the area occupied by the circuit and the number of manufacturing steps can be reduced, and accordingly the manufacturing cost can be reduced .

Bei der neunten Ausführungsform haben die Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ die Amplituden der Versorgungsspannung VCC und eine hohe Spannung 2VCC, die um diese Amplitude höher ist als die Referenzspannung, welche die Versorgungsspannung VCC ist. Jedoch kann die an den Spannungsversorgungsknoten (Vorladespannungsversorgungsknoten) angelegte Spannung auf einem Pegel verschieden von der Versorgungsspannung VCC sein, und die Steuersignale ΦPZ, ΦCPZ, ΦCTZ und ΦCTFZ können Amplituden verschieden von der Versorgungsspannung VCC haben. In diesem Fall kann die zu dem Referenzvorladespannungsversorgungsknoten (Spannungsversorgungsknoten PW) gelieferte Spannung als eine Referenzspannung verwendet werden, und eine hohe Spannung, die um die Amplitude des Steuersignals ΦCPZ höher ist, auf der Basis einer solchen Referenzspannung an dem Ausgangsknoten OD11 erzeugt werden.In the ninth embodiment, the control signals have ΦPZ . ΦCPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ the amplitudes of the supply voltage VCC and high tension 2VCC which is higher by this amplitude than the reference voltage, which is the supply voltage VCC is. However, the voltage applied to the voltage supply node (precharge voltage supply node) may be at a level different from the supply voltage VCC be, and the control signals ΦPZ . ΦCPZ . ΦCTZ and ΦCTFZ can have amplitudes different from the supply voltage VCC to have. In this case, the reference precharge voltage supply node (voltage supply node PW ) supplied voltage can be used as a reference voltage, and a high voltage that is related to the amplitude of the control signal ΦCPZ is higher, based on such a reference voltage at the output node OD11 be generated.

Gemäß der neunten Ausführungsform wird der PMOS-Transistor, wie oben beschrieben, verwendet zum Anhäufen und Übertragen der Ladungen durch Steuern der Spannung am Gateanschluss, und die positive hohe Spannung auf einem vorgesehenen Pegel kann ohne Verursachen eines Verluststroms erzeugt werden.According to the ninth embodiment, as described above, the PMOS transistor is used to accumulate and transfer the charges by controlling the voltage at the gate terminal, and the positive high voltage at an intended level can be generated without causing leakage current.

Zehnte AusführungsformTenth embodiment

22 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer zehnten Ausführungsförm. In der in 22 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung ist der Vorladespannungsversorgungsknoten NDD2 mit dem Eingangsknoten S1 verbunden, der das Steuersignal ΦP empfängt. Der andere Aufbau der in 22 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung ist der gleiche wie der der in 18 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung. Entsprechende Abschnitte werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt werden. 22 shows a structure of a voltage generating circuit according to a tenth embodiment. In the in 22 The voltage generation circuit shown is the precharge voltage supply node NDD2 with the input node S1 connected to the control signal ΦP receives. The other structure of the in 22 The voltage generating circuit shown is the same as that in FIG 18th shown voltage generating circuit. Corresponding sections are identified by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

Der MOS-Transistor NQQ1 ist vorgesehen zum zuverlässigen Vorladen des internen Knotens ND2 auf den Pegel der Massespannung GND gemäß dem Steuersignal ΦCTF. Wenn das Steuersignal ΦCTF den H-Pegel der Versorgungsspannung VCC erreicht, ist das Steuersignal ΦP, auf dem L-Pegel der Massespannung GND ( 19). Wenn daher der MOS-Transistor NQQ1 durchgeschaltet ist, kann der interne Knoten ND2 gemäß dem Steuersignal ΦP auf den Massespannungspegel aufgeladen werden.The MOS transistor NQQ1 is intended for reliable preloading of the internal node ND2 to the level of the ground voltage GND according to the control signal ΦCTF , If the control signal ΦCTF the H level of the supply voltage VCC the control signal is reached ΦP , at the L level of the ground voltage GND ( 19 ). Therefore, if the MOS transistor NQQ1 is switched through, the internal node ND2 be charged to the ground voltage level according to the control signal ΦP.

Wenn das Steuersignal ΦP auf dem H-Pegel der Versorgungsspannung VCC ist, ist das Steuersignal ΦCTF auf dem L-Pegel der Massespannung GND. In diesem Zustand ist der MOS-Transistor NQQ2 in einem Durchlasszustand, um die internen Knoten NDD1 und ND2 elektrisch miteinander zu verbinden. Dementsprechend sind die Potentiale von Gate- und Sourceanschluss des MOS-Transistors NQQ1 aneinander angeglichen, und der MOS-Transistor NQQ1 verbleibt im Sperrzustand. Daher kann eine solche Situation zuverlässig verhindert werden, dass ein Strom von dem Steuersignaleingangsknoten S1 an den internen Knoten ND2 fließt, wenn der Potentialpegel des internen Knotens ND2 sinkt.If the control signal ΦP at the H level of the supply voltage VCC is the control signal ΦCTF at the L level of the ground voltage GND , The MOS transistor is in this state NQQ2 in a pass state to the internal nodes NDD1 and ND2 electrically connect with each other. The potentials of the gate and source connection of the MOS transistor are accordingly NQQ1 aligned and the MOS transistor NQQ1 remains in the locked state. Therefore, such a situation can be reliably prevented from a current from the control signal input node S1 at the internal nodes ND2 flows when the potential level of the internal node ND2 sinks.

Die Betriebswellenformen der Spannungserzeugungsschaltung aus 22 sind die gleichen wie diejenigen in 19 für die Spannungserzeugungsschaltung aus 18. Es ist nicht notwendig, die Massespannung GND zum Erzeugen der negativen Spannung -VCC zu verwenden, und der Schaltungsaufbau und das Layout können einfach gemacht werden. Die andere Elektrode der stabilisierenden Kapazität C4 ist lediglich mit dem Masseknoten GG verbunden, und daher kann die stabilisierende Kapazität C4 in irgendeiner Position angeordnet sein. Dementsprechend ist die Spannungserzeugungsschaltung nicht einer Beschränkung durch das Verbindungslayout der Spannungsversorgungsleitung und der Masseleitung unterzogen, und die Beschränkungen der Schaltungsanordnungspositionen sind gemildert, was den Freiheitsgrad bei der Anordnungsposition der Spannungserzeugungsschaltung in der Halbleitervorrichtung verbessert, welche die Spannungserzeugungsschaltung enthält.The operating waveforms of the voltage generating circuit 22 are the same as those in 19 for the voltage generating circuit 18th , It is not necessary to have the ground voltage GND to generate the negative voltage -VCC to use, and the circuit structure and layout can be made simple. The other electrode of the stabilizing capacity C4 is only with the ground node GG connected, and therefore the stabilizing capacity C4 be placed in any position. Accordingly, the voltage generation circuit is not restricted by the connection layout of the power supply line and the ground line, and the restrictions on the circuit arrangement positions are alleviated, which gives the degree of freedom in the arrangement position of the voltage generation circuit in the semiconductor device including the voltage generating circuit.

Elfte AusführungsformEleventh embodiment

23 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer elften Ausführungsform. Die in 23 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung unterscheidet sich im Aufbau von der Spannungserzeugungsschaltung aus 20 in den folgenden Punkten. Insbesondere ist der mit dem P-Kanal-MOS-Transistor PQQ1 verbundene Vorladespannungsversorgungsknoten NDD12 mit dem Steuersignaleingangsknoten S11 verbunden, der das Steuersignal ΦPZ empfängt. Der andere Aufbau der Spannungserzeugungsschaltung aus 23 ist der gleiche wie der der Spannungserzeugungsschaltung aus 20. Entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt. 23 12 shows a structure of a voltage generating circuit according to an eleventh embodiment. In the 23 The voltage generating circuit shown differs in structure from the voltage generating circuit 20th in the following points. In particular, the one with the P-channel MOS transistor PQQ1 connected precharge voltage supply node NDD12 with the control signal input node S11 connected to the control signal ΦPZ receives. The other construction of the voltage generating circuit 23 is the same as that of the voltage generating circuit 20th , Corresponding sections are identified by the same reference numerals and the description thereof is not repeated.

Der MOS-Transistor PQQ1 ist vorgesehen zum Vorladen des internen Knotens ND12 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC. Das Steuersignal ΦPZ ist auf dem H-Pegel der Versorgungsspannung VCC, wenn das Steuersignal ΦCTZF, welches den MOS-Transistor PQQ1 in den Durchlasszustand bringt, auf dem L-Pegel ist. Wenn der MOS-Transistor PQQ1 im Durchlasszustand ist, kann daher das Steuersignal ΦPZ den internen Knoten ND12 auf den Pegel der Versorgungsspannung VCC vorladen. Dementsprechend werden die Betriebswellenformen der Spannungsversorgungsschaltung aus 23 bereitgestellt von den Betriebswellenformen, die denen in 21 veranschaulichten entsprechen, und die gleichen Vorgänge wie die der Spannungserzeugungsschaltung aus 20 können durchgeführt werden.The MOS transistor PQQ1 is intended for preloading the internal node ND12 to the level of the supply voltage VCC , The control signal ΦPZ is at the H level of the supply voltage VCC when the control signal ΦCTZF which is the MOS transistor PQQ1 in the on state, is at the L level. If the MOS transistor PQQ1 is in the on state, the control signal can ΦPZ the internal node ND12 to the level of the supply voltage VCC preload. Accordingly, the operating waveforms of the power supply circuit are turned off 23 provided by the operating waveforms that those in 21 illustrated, and the same operations as that of the voltage generating circuit 20th can be done.

Wenn das Steuersignal ΦPZ auf dem L-Pegel ist, ist das Steuersignal ΦCTFZ auf dem H-Pegel, und der MOS-Transistor PQQ2 verbindet die internen Knoten NDD13 und ND12 elektrisch. Daher liegt an Gate- und Sourceanschluss (interner Knoten ND12) des MOS-Transistor PQQ1 das gleiche Potential an, und daher bleibt der MOS-Transistor PQQ1 im Sperrzustand, sodass der Fluss eines Stroms vom internen Knoten DN12 zu den Eingangsknoten S11 zuverlässig unterdrückt werden kann.If the control signal ΦPZ is at the L level, is the control signal ΦCTFZ at the H level, and the MOS transistor PQQ2 connects the internal nodes NDD13 and ND12 electric. Therefore, there is a gate and source connection (internal node ND12 ) of the MOS transistor PQQ1 the same potential and therefore the MOS transistor remains PQQ1 in the blocked state, so that the flow of a current from the internal node DN12 to the input nodes S11 can be reliably suppressed.

Durch Verwenden der in 23 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung kann daher ähnlich zu der Spannungserzeugungsschaltung aus 20 eine hohe positive Spannung 2VCC erzeugt werden.By using the in 23 The voltage generating circuit shown can therefore look similar to the voltage generating circuit 20th a high positive tension 2VCC be generated.

Die Spannungserzeugungsschaltung aus 23 verwendet zum Erzeugen der hohen Spannung 2VCC nicht die Versorgungsspannung VCC. Daher kann der Schaltungsaufbau einfach gemacht werden, und auch das Verbindungslayout kann einfach gemacht sein. Da die Spannungserzeugungsschaltung nicht die Versorgungsspannung VCC verwendet kann die Spannungserzeugungsschaltung ohne Beschränkung durch das Verbindungslayout der Versorgungsspannung VCC angeordnet sein (wenn sie als eine interne Schaltung einer integrierten Halbleiterschaltung angeordnet ist). Diese Spannungserzeugungsschaltung kann in einer Struktur wie z.B. einem System-LSI als ein Makro eines Schaltungsblocks angeordnet sein.The voltage generating circuit out 23 used to generate the high voltage 2VCC not the supply voltage VCC , Therefore, the circuit structure can be made simple, and the connection layout can also be made simple. Because the voltage generating circuit is not the supply voltage VCC The voltage generating circuit can be used without being restricted by the connection layout of the supply voltage VCC may be arranged (when arranged as an internal circuit of a semiconductor integrated circuit). This voltage generating circuit can be arranged in a structure such as a system LSI as a macro of a circuit block.

Gemäß der elften Ausführungsform werden, wie oben beschrieben die Steuersignale verwendet zum Vorladen des internen Knotens, und eine Versorgungsspannung wird nicht benötigt, so dass der Schaltungsaufbau einfach gestaltet sein kann.According to the eleventh embodiment, as described above, the control signals are used to precharge the internal node, and a supply voltage is not required, so the circuit structure can be made simple.

Zwölfte AusführungsformTwelfth embodiment

24 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer zwölften Ausführungsform. Die in 24 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung unterscheidet sich im Aufbau von der Spannungserzeugungsschaltung aus 10A in den folgenden Punkten. Die Negativladungserzeugungsstufe ist nicht ausgebildet aus überkreuz gekoppelten P-Kanal-MOS-Transistor PQ1 und PQ2 in 10A, sondern ist ausgebildet aus MOS-Transistoren NQQ1 und NQQ2 sowie aus in 18 gezeigten Kapazitätselementen CQ1 und CQ2. 24 shows a structure of a voltage generation circuit according to a twelfth embodiment. In the 24 The voltage generating circuit shown differs in structure from the voltage generating circuit 10A in the following points. The negative charge generation stage is not formed from a cross-coupled P-channel MOS transistor PQ1 and PQ2 in 10A , but is formed from MOS transistors NQQ1 and NQQ2 as well as from in 18th shown capacity elements CQ1 and CQ2 ,

Zwischen den internen Knoten ND2 und den Endausgangsknoten FOD ist eine Mehrzahl von Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn in Serie geschaltet, ähnlich dem in 10A gezeigten Aufbau. Der zwischen den internen Knoten ND2 und den Endausgangsknoten FOD angeordnete Aufbau ist gleich dem in 10A gezeigten. Entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt. Jede der Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn hat den gleichen Aufbau wie die in 10B gezeigte Ladungsübertragungsstufe XFN.Between the internal nodes ND2 and the final exit node FOD is a plurality of charge transfer stages XFN1 to XFNn connected in series, similar to that in 10A shown construction. The one between the internal nodes ND2 and the final exit node FOD arranged structure is the same as in 10A shown. Corresponding sections are identified by the same reference numerals and the description thereof is not repeated. Each of the charge transfer stages XFN1 to XFNn has the same structure as that in 10B charge transfer stage shown XFN ,

Bei der in 24 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wechselt der Spannungspegel des internen Knotens ND2 zwischen der Massespannung GND und der negativen Spannung -VCC, und die Ladungsübertragungsstufe XFN1 liefert von dem internen Knoten ND2 negative Ladungen an den internen Ausgangsknoten OD1. Bei dem Vorgang des Übertragens von negativen Ladungen von dem internen Knoten ND2 an den internen Ausgangsknoten OD1 ist das Steuersignal ΦP auf dem H-Pegel, und der interne Ausgangsknoten OD1 wurde auf die negative Spannung -VCC vorgeladen (im stabilen Betrieb), so dass der interne Ausgangsknoten OD1 gemäß dem Übertragungssteuersignal ΦCT zuverlässig auf den Pegel der negativen Spannung -VCC gesetzt ist. Bei dem Ladungsübertragungsvorgang ist der MOS-Transistor NQ2 im Sperrzustand, und der interne Knoten ND3 ist als Antwort auf das Steuersignal ΦCT auf den Massespannungspegel festgelegt, und dementsprechend wird der MOS-Transistor NQ1 in den Durchlasszustand gebracht, so dass die negativen Ladungen zwischen den Knoten ND2 und OD1 übertragen werden können.At the in 24 The voltage generating circuit shown changes the voltage level of the internal node ND2 between the ground voltage GND and the negative tension -VCC , and the charge transfer step XFN1 delivers from the internal node ND2 negative charges on the internal output nodes OD1 , In the process of transferring negative charges from the internal node ND2 at the internal output node OD1 is the control signal ΦP at the H level, and the internal output node OD1 was on the negative tension -VCC preloaded (in stable operation) so that the internal output node OD1 according to the transmission control signal ΦCT reliably to the level of negative voltage -VCC is set. In the charge transfer process is the MOS transistor NQ2 in the locked state, and the internal node ND3 is in response to the control signal ΦCT set to the ground voltage level, and accordingly the MOS transistor NQ1 placed in the on state so that the negative charges between the nodes ND2 and OD1 can be transferred.

Wenn das Steuersignal ΦCP den H-Pegel erreicht, erreicht der interne Knoten ND2 den Massespannungspegel, und der MOS-Transistor NQ2 wird in den Durchlasszustand gebracht, um den internen Ausgangsknoten OD1 mit dem internen Knoten ND3 elektrisch zu verbinden, so dass der MOS-Transistor NQ1 zuverlässig in den Durchlasszustand gebracht wird.If the control signal ΦCP reaches the H level, the internal node reaches ND2 the ground voltage level, and the MOS transistor NQ2 is put in the pass state to the internal output node OD1 with the internal node ND3 to connect electrically so that the MOS transistor NQ1 is reliably brought into the open state.

Wenn das Steuersignal ΦP von dem H-Pegel auf den L-Pegel fällt, sinkt der Spannungspegel des internen Ausgangsknotens OD1 von der negativen Spannung -VCC auf die negative Spannung -2·VCC. In diesem Zustand ist der MOS-Transistor NQ2 im Durchlasszustand, und das Potential von Source- und Drainanschluss des MOS-Transistors NQ1 ist aneinander angeglichen, und der MOS-Transistor NQ1 bleibt im Sperrzustand. Daher tritt ein Rückfluss der negativen Ladungen nicht auf.If the control signal ΦP falls from the H level to the L level, the voltage level of the internal output node drops OD1 from the negative tension -VCC to the negative tension -2 · VCC , The MOS transistor is in this state NQ2 in the on state, and the potential of the source and drain of the MOS transistor NQ1 is matched, and the MOS transistor NQ1 remains locked. Therefore, the negative charges do not reflux.

Ähnlich dem in 10A gezeigten Aufbau wird in jedem der Ladungsübertragungsstufen XFN2 bis XFNn der Spannungsabfall, der gleich der Amplitude von VCC der Steuersignal ΦCP und ΦP ist, verursacht. Daher wechselt das Potential des Ausgangsknotens ODn-1 der Ladungsübertragungsstufe XFNn-1 zwischen der negativen Spannung -(n-1)·VCC und der negativen Spannung -n·VCC. Die letzte Ladungsübertragungsstufe XFN1 liefert die negative Spannung an den Endausgangsknoten FOD gemäß dem Steuersignal ΦCTF. Daher wird die negative Spannung -n·VCC ähnlich dem in 10A gezeigten Aufbau an dem Endausgangsknoten FOD erzeugt.Similar to that in 10A shown structure is in each of the charge transfer stages XFN2 to XFNn the voltage drop that is equal to the amplitude of VCC the control signal ΦCP and ΦP is caused. Therefore, the potential of the output node changes ODn-1 the charge transfer stage XFNn-1 between the negative tension - (n-1) · VCC and the negative tension -nVCC , The last charge transfer stage XFN1 delivers the negative voltage to the final output node FOD according to the control signal ΦCTF , Hence the negative tension -nVCC similar to that in 10A shown structure at the final output node FOD generated.

In dem Aufbau der in 24 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung ist für den internen Knoten ND2 das Kapazitätselement C2 vorgesehen, und die negative Spannung n·VCC wird an dem Endausgangsknoten FOD erzeugt. Durch Verwenden dieses Kapazitätselementes C2 wird das negative Potential des internen Knotens ND2 zwischen der Massespannung GND und der negativen Spannung -VCC gewechselt, und dementsprechend kann die Ladungsübertragungsstufe XFN1 zuverlässig die negative Spannung -VCC an den internen Ausgangsknoten OD1 übertragen, wenn der interne MOS-Transistor (NQ1) für die Ladungsübertragung im Durchlasszustand ist als Antwort auf das Steuersignal ΦCT. Wenn der interne Knoten ND2 den Pegel der Massespannung GND wiederherstellt, kann der Ladungsübertragungstransistor (NQ1) in der Ladungsübertragungsstufe XFN1 in den Sperrzustand gebracht werden. In der Ladungsübertragungsstufe XFN1 kann daher der Ladungsübertragungsbetrieb gemäß dem Steuersignal ΦCT gesteuert werden, und daher kann der Spannungsabfall um die Amplitude VCC in jeder der Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn ohne Verursachen eines Verluststromflusses bewirkt werden.In the construction of the in 24 The voltage generating circuit shown is for the internal node ND2 the capacity element C2 provided, and the negative voltage n · VCC becomes at the final exit node FOD generated. By using this capacitance element C2 becomes the negative potential of the internal node ND2 between the ground voltage GND and the negative tension -VCC changed, and accordingly the charge transfer stage XFN1 reliably the negative voltage -VCC at the internal output node OD1 transferred when the internal MOS transistor ( NQ1 ) for the charge transfer in the on state is in response to the control signal ΦCT , If the internal node ND2 the level of the ground voltage GND the charge transfer transistor ( NQ1 ) in the charge transfer stage XFN1 be brought into the locked state. In the charge transfer stage XFN1 can therefore the charge transfer operation according to the control signal ΦCT can be controlled, and therefore the voltage drop around the amplitude VCC in each of the charge transfer stages XFN1 to XFNn can be effected without causing a leakage current flow.

Die Betriebswellenformen der in 24 dargestellten Spannungserzeugungsschaltung werden durch die Signalwellenformen wiedergegeben, die in 11 dargestellt sind.The operating waveforms of the 24 The voltage generating circuit shown are represented by the signal waveforms shown in 11 are shown.

Dementsprechend sind die Ladungsübertragungsstufen XFN1 bis XFNn in der in 24 dargestellten Spannungserzeugungsschaltung alle aus N-Kanal-MOS-Transistoren ausgebildet, und die Elementarnegativladungserzeugungsstufe, welche die negative Elementarladungen auf dem internen Knoten ND2 erzeugt, ist aus den N-Kanal-MOS-Transistoren NQQ1 und NQQ2 ausgebildet. In dieser Spannungserzeugungsschaltung ist daher jede Stufe aus den N-Kanal-MOS-Transistoren ausgebildet, und die negative Spannung -n·VCC auf einem gewünschten Pegel kann mit einer geringen Schaltungsfläche und einer verringerten Leistungsaufnahme erzeugt werden.The charge transfer stages are accordingly XFN1 to XFNn in the in 24 shown voltage generation circuit all formed from N-channel MOS transistors, and the elementary negative charge generation stage, which the negative elementary charges on the internal node ND2 is generated from the N-channel MOS transistors NQQ1 and NQQ2 educated. In this voltage generating circuit, therefore, each stage is made up of the N-channel MOS transistors and the negative voltage -nVCC can be generated at a desired level with a small circuit area and a reduced power consumption.

Abwandlungmodification

25 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer Abwandlung der zwölften Ausführungsform. 25th Fig. 14 shows a structure of a voltage generation circuit according to a modification of the twelfth embodiment.

Die in 25 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung unterscheidet sich im Aufbau von der in 24 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung in den folgenden Punkten. Der Vorladespannungsversorgungsknoten NDD2 des N-Kanal-MOS-Transistors NQQ1 ist verbunden mit dem Eingangsknoten S1, der das Steuersignal ΦP empfängt. Der andere Aufbau der Spannungserzeugungsschaltung aus 25 ist der gleiche wie der der Spannungserzeugungsschaltung aus 24. Entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.In the 25th The voltage generating circuit shown differs in structure from that in FIG 24 shown voltage generation circuit in the following points. The precharge voltage supply node NDD2 of the N-channel MOS transistor NQQ1 is connected to the input node S1 which is the control signal ΦP receives. The other construction of the voltage generating circuit 25th is the same as that of the voltage generating circuit 24 , Corresponding sections are identified by the same reference numerals and the description thereof is not repeated.

Bei dem Aufbau der in 25 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wechselt der Spannungspegel des internen Knotens ND2 zwischen der Massespannung GND (entspricht dem L-Pegel des Steuersignals ΦP) und der negativen Spannung -VCC. Daher wird auf dem Endausgangsknoten FOD die negative Spannung -n·VCC erzeugt.When building the in 25th The voltage generating circuit shown changes the voltage level of the internal node ND2 between the ground voltage GND (corresponds to the L level of the control signal ΦP ) and the negative voltage -VCC , Therefore, on the final exit node FOD the negative tension -nVCC generated.

Die Betriebswellenformen der Spannungserzeugungsschaltung aus 25 werden durch die in 11 veranschaulichten wiedergegeben. Bei der in 25 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wird die Masseschaltung GND nicht zur Erzeugung der negativen Spannung verwendet, so dass der Schaltungsaufbau wie bei der zehnten Ausführungsform einfach gehalten werden kann, und somit Herstellungskosten verringert werden können.The operating waveforms of the voltage generating circuit 25th are by the in 11 illustrated reproduced. At the in 25th The voltage generating circuit shown becomes the ground circuit GND is not used to generate the negative voltage, so that the circuit structure as in the tenth embodiment can be kept simple, and thus manufacturing costs can be reduced.

Gemäß der zwölften Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, eine Mehrzahl von Ladungsübertragungsstufen kaskadenartig derart angeordnet, dass die negative Ausgangsspannung auf dem Endausgangsknoten erzeugt wird, und die negative Spannung auf einem gewünschten Spannungspegel kann leicht erzeugt werden. Da jede Ladungsübertragungsstufe aus den N-Kanal-MOS-Transistoren ausgebildet ist, kann der Schaltungsaufbau einfach gemacht sein. Auch kann die Schaltungslayoutfläche verringert werden und die Herstellungskosten können gering gehalten werden.According to the twelfth embodiment, as described above, a plurality of charge transfer stages are cascaded so that the negative output voltage is generated on the final output node, and the negative voltage at a desired voltage level can be generated easily. Since each charge transfer stage is made up of the N-channel MOS transistors, the circuit structure can be made simple. The circuit layout area can also be reduced and the manufacturing costs can be kept low.

Dreizehnte AusführungsformThirteenth embodiment

26 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform. Die in 26 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung unterscheidet sich im Aufbau von der in 16 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung in den folgenden Punkten. Für eine Schaltung, welche die positiven Ladungen an den internen Knoten ND12 liefert, verwendet die in 26 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung P-Kanal-MOS-Transistoren PQQ1 und PQQ2 sowie Kapazitätselemente CQ13 und CQ12 wie bei dem in 20 gezeigten Aufbau. Der Vorladespannungsversorgungsknoten NDD12 des MOS-Transistors PQQ1 ist mit dem Spannungsversorgungsknoten PW verbunden und empfängt die Versorgungsspannung VCC. Der Schaltungsaufbau für das Liefern der positiven Ladungen an den internen Knoten ND12 ist der gleiche wie der in 20 gezeigte Aufbau. Entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt. 26 12 shows a structure of a voltage generating circuit according to a thirteenth embodiment. In the 26 The voltage generating circuit shown differs in structure from that in FIG 16 shown voltage generation circuit in the following points. For a circuit that has the positive charges on the internal nodes ND12 supplies, uses the in 26 shown voltage generating circuit P-channel MOS transistors PQQ1 and PQQ2 as well as capacity elements CQ13 and CQ12 like the one in 20th shown construction. The precharge voltage supply node NDD12 of the MOS transistor PQQ1 is with the power supply node PW connected and receives the supply voltage VCC , The circuitry for delivering the positive charges to the internal nodes ND12 is the same as that in 20th shown construction. Corresponding sections are identified by the same reference numerals and the description thereof is not repeated.

Ähnlich dem Aufbau der in 6 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung sind die Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn aus n Stufen kaskadenartig zwischen den internen Knoten ND12 und den Endausgangsknoten FOD angeordnet. Darüber hinaus sind die Kapazitätselemente CC1 bis CCn-1 mit internen Ausgangsknoten ODP1 bis ODPn-1 jeweiliger Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn-1 verbunden. Die Verbindung und der Betrieb dieser Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn und Kapazitätselemente CC1 bis CCn-1 sind gleich denen der Spannungserzeugungsschaltung aus 18, und entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dementsprechend führen die Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn abwechselnd das Vorladen der internen Knoten und den Ladungsübertragungsbetrieb durch, und die Kapazitätselemente CC1 bis CCn führen abwechselnd das Vorladen und das Anheben der entsprechenden internen Ausgangsknoten ODP1 bis ODPn-1 durch.Similar to the structure of the in 6 The voltage generation circuit shown are the charge transfer stages XFP1 to XFPn consisting of n levels cascading between the internal nodes ND12 and the final exit node FOD arranged. In addition, the capacity elements CC1 to CCn-1 with internal output nodes ODP1 to ODPn-1 respective charge transfer stages XFP1 to XFPn-1 connected. The connection and operation of these charge transfer stages XFP1 to XFPn and capacity elements CC1 to CCn-1 are the same as those of the voltage generating circuit 18th , and corresponding sections are identified by the same reference numerals. The charge transfer stages lead accordingly XFP1 to XFPn alternately by precharging the internal nodes and the charge transfer operation, and the capacity elements CC1 to CCn alternately carry out the precharging and lifting of the corresponding internal output nodes ODP1 to ODPn-1 by.

Das Potential des internen Knoten ND12 wechselt zwischen der Versorgungsspannung VCC und der hohen Spannung 2VCC, ähnlich zu dem Aufbau der in 20 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung. Nachdem die Ladungsübertragungsstufe XFP1 die hohe Spannung 2VCC an den internen Ausgangsknoten ODP1 (OD11) übertragen hat, hebt das Kapazitätselement CC1 den Spannungspegel des internen Ausgangsknotens ODP1 weiter um die Spannung VCC gemäß dem Steuersignal ΦPZ an. Daher erzeugen Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn-1 an ihren jeweiligen Ausgangsknoten die um die Spannung VCC relativ zu den Ausgangsknotenspannungen der vorhergehenden Stufen angehobenen Spannungen. Der Spannungspegel des Ausgangsknotens ODPn-1 der Ladungsübertragungsstufe XFP(n-1) wechselt zwischen der Spannung n·VCC und (n+1)·VCC. Daher erzeugt die Ladungsübertragungsstufe XFPn in der letzten Stufe die hohe Spannung (n+1)·VCC auf dem Endausgangsknoten FOD.The potential of the internal node ND12 changes between the supply voltage VCC and the high tension 2VCC , similar to the structure of the in 20th shown voltage generating circuit. After the charge transfer stage XFP1 the high tension 2VCC at the internal output node ODP1 ( OD11 ) has transferred, raises the capacity element CC1 the voltage level of the internal output node ODP1 further on the tension VCC according to the control signal ΦPZ on. Therefore, charge transfer stages create XFP1 to XFPn-1 at their respective output nodes the voltage VCC voltages raised relative to the output node voltages of the previous stages. The voltage level of the output node ODPn-1 the charge transfer stage XFP (n-1) alternates between the tension n · VCC and (n + 1) · VCC , Therefore, the charge transfer stage creates XFPn in the last stage the high tension (n + 1) · VCC on the final exit node FOD ,

Die Betriebswellenformen der in 26 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung werden durch diejenigen der in 19 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wiedergegeben, und die hohe Spannung (n+1)·VCC kann ebenso von der Versorgungsspannung VCC erzeugt werden.The operating waveforms of the 26 The voltage generation circuit shown by those of FIG 19 shown voltage generating circuit, and the high voltage (n + 1) · VCC can also be generated by the supply voltage VCC.

Durch Anordnen des Kapazitätselementes C12 für den internen Knoten ND12, und durch Wechselns des Potentials des internen Knotens ND12 zwischen der Versorgungsspannung VCC und der hohen Spannung 2VCC wird der folgende Betrieb in der Ladungsübertragungsstufe XFP1 zuverlässig durchgeführt. Der MOS-Transistor für die Übertragung (MOS-Transistor PQ11) bleibt in einem Sperrzustand, um den Rückfluss an positiven Ladungen zu verhindern, wenn das Steuersignal ΦCPZ den H-Pegel erreicht. Darüber hinaus können die positiven Ladungen von dem Knoten ND12 zu dem internen Ausgangsknoten ODP1 übertragen werden durch die Ladungsübertragungsstufe XFP1 gemäß dem Steuersignal ΦCTZ.By arranging the capacity element C12 for the internal node ND12 , and by changing the potential of the internal node ND12 between the supply voltage VCC and the high tension 2VCC becomes the following operation in the charge transfer stage XFP1 performed reliably. The MOS transistor for transmission (MOS transistor PQ11 ) remains in a locked state to prevent the backflow of positive charges when the control signal ΦCPZ reached the H level. In addition, the positive charges from the node ND12 to the internal output node ODP1 are transferred through the charge transfer stage XFP1 according to the control signal ΦCTZ ,

Die Ladungsübertragungsstufen XFP1 bis XFPn sind jeweils aus P-Kanal-MOS-Transistoren ausgebildet, und die Stufe zum Liefern positiver Ladungen an den internen Knoten ND12 ist ebenso aus P-Kanal-MOS-Transistoren PQQ1 und PQQ2 oder aus MOS-Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps ausgebildet. Daher kann die positive hohe Spannung (n+1)·VCC auf irgendeinem Spannungspegel mit der Schaltung eines vereinfachten Aufbaus erzeugt werden.The charge transfer stages XFP1 to XFPn are each formed from P-channel MOS transistors, and the stage for supplying positive charges to the internal nodes ND12 is also made of P-channel MOS transistors PQQ1 and PQQ2 or formed from MOS transistors of the same conductivity type. Therefore, the positive high voltage (n + 1) · VCC can be generated at any voltage level with the circuit of a simplified structure.

Abwandlungmodification

27 zeigt einen Aufbau einer Spannungserzeugungsschaltung nach einer Abwandlung der dreizehnten Ausführungsform. 27 FIG. 13 shows a structure of a voltage generation circuit according to a modification of the thirteenth embodiment.

Die in 27 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung unterscheidet sich im Aufbau von der in 26 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung in den folgenden Punkten. Der Vorladespannungsversorgungsknoten NDD12 ist mit dem Eingangsknoten S11 verbunden, der das Steuersignal ΦPZ empfängt. Der andere Aufbau der Spannungserzeugungsschaltung aus 27 ist der gleiche wie der der in 26 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung. Entsprechende Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.In the 27 The voltage generating circuit shown differs in structure from that in FIG 26 shown voltage generation circuit in the following points. The precharge voltage supply node NDD12 is with the input node S11 connected to the control signal ΦPZ receives. The other construction of the voltage generating circuit 27 is the same as the one in 26 shown voltage generating circuit. Corresponding sections are provided with the same reference numerals and the description thereof is not repeated.

Gemäß dem Aufbau der in 27 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wird auf dem internen Knoten ND12 eine Spannungsänderung zwischen den Spannungen VCC und 2·VCC erzeugt. Ähnlich zu der in 26 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wird die hohe positive Spannung auf dem Pegel (n+1)·VCC von dem Endausgangsknoten FOD erzeugt, ähnlich zu der Spannungserzeugungsschaltung aus 26.According to the structure of the 27 The voltage generating circuit shown is on the internal node ND12 a voltage change between the voltages VCC and 2 · VCC generated. Similar to that in 26 shown voltage generating circuit, the high positive voltage at the level (n + 1) · VCC from the final exit node FOD generated similar to the voltage generating circuit 26 ,

Die in 27 gezeigte Spannungserzeugungsschaltung verwendet nicht die Versorgungsspannung VCC zum Erzeugen der hohen Spannung (n+1)·VCC. Daher kann der Schaltungsaufbau einfach gehalten werden.In the 27 The voltage generation circuit shown does not use the supply voltage VCC to generate the high voltage (n + 1) · VCC , Therefore, the circuit structure can be kept simple.

Die Betriebswellenformen der in 27 dargestellten Spannungserzeugungsschaltung werden durch die in 19 gezeigten wiedergegeben, ähnlich zu der in 26 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung.The operating waveforms of the 27 Voltage generation circuit shown by the in 19 shown, similar to that shown in 26 shown voltage generating circuit.

Gemäß der dreizehnten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, eine Mehrzahl von Ladungsübertragungsstufen kaskadenartig zwischen den internen Knoten und den Endausgangsknoten angeordnet, und diese Ladungsübertragungsstufen führen abwechselnd das Vorladen des Ausgangsknotens und das Ladungsübertragen durch. Darüber hinaus sind alle Transistorelemente aus den P-Kanal-MOS-Transistoren ausgebildet, und die Ladungen können effizient übertragen werden zum Erzeugen einer positiven hohen Spannung. Weiter können die Schaltungsfläche und die Herstellungskosten verringert werden.According to the thirteenth embodiment, as described above, a plurality of charge transfer stages are cascaded between the internal nodes and the final output nodes, and these charge transfer stages alternately precharge the output node and charge transfer. In addition, all the transistor elements are formed from the P-channel MOS transistors, and the charges can be efficiently transferred to generate a positive high voltage. Furthermore, the circuit area and the manufacturing cost can be reduced.

Die Spannungserzeugungsschaltung gemäß der Erfindung kann angewendet werden auf ein allgemeines LSI (hochintegrierte Schaltung) als eine integrierte Schaltung, die eine interne Spannung erzeugt. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung allgemein angewendet werden auf eine Halbleitervorrichtung, die eine Spannung auf einem Pegel benötigt, der verschieden ist von der Versorgungsspannung und/oder der Massespannung. Weiter kann die Spannungserzeugungsschaltung gemäß der Erfindung verwendet werden zum Treiben von Flüssigkristallelementen in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die positive und negative Spannungen benötigt. Durch Verwenden der Spannungserzeugungsschaltung gemäß der Erfindung ist es möglich Kosten von Teilen und/oder von einem Endprodukt zu verringern, und auch die Leistungsaufnahme zu verringern.The voltage generating circuit according to the invention can be applied to a general LSI (high integrated circuit) as an integrated circuit that generates an internal voltage. Furthermore, the present invention can be generally applied to a semiconductor device that requires a voltage at a level different from the supply voltage and / or the ground voltage. Furthermore, the voltage generating circuit according to the invention can be used to drive liquid crystal elements in a liquid crystal display device which requires positive and negative voltages. By using the voltage generating circuit according to the invention it is possible to reduce the cost of parts and / or an end product and also to reduce the power consumption.

Gemäß der Erfindung wird, wie oben beschrieben, das Gateanschlusspotential jedes Transistors durch den Ladungspumpbetrieb des Kapazitätselementes derart gesteuert, dass die Ladungen zum Erzeugen einer internen Spannung erzeugt werden, und der Durchlasszustand/Sperrzustand der Transistoren wird einzeln und genau gesteuert, um die Ladungen für die Erzeugung der internen Spannung zu erzeugen. Somit kann der Fluss eines Verluststromes unterdrückt werden, und die Ladungen können effizient zum Erzeugen einer internen Spannung auf einem gwünschten Pegel bei verringerter Leistungsaufnahme erzeugt werden.According to the invention, as described above, the gate terminal potential of each transistor is controlled by the charge pumping operation of the capacitance element so that the charges for generating an internal voltage are generated, and the on / off state of the transistors is individually and accurately controlled to the charges for the Generating internal voltage. Thus, the flow of leakage current can be suppressed, and the charges can be efficiently generated to generate an internal voltage at a desired level with a reduced power consumption.

Claims (6)

Spannungserzeugungsschaltung mit: einem ersten Transistor (NQQ1; PQQ1), der zwischen einen eine Vorladespannung bereitstellenden Vorladespannungsversorgungsknoten (NDD2; NDD12) und einen ersten internen Knoten (ND2; ND12) geschaltet ist, und der eine mit einem zweiten internen Knoten (NDD1; NDD13) verbundene Steuerelektrode besitzt; einem ersten Kapazitätselement (CQ1; CQ13), das zwischen einen ein erstes Steuersignal für das Vorladen empfangenden ersten Eingangsknoten (S32; S52) und den zweiten internen Knoten geschaltet ist; einem zweiten Transistor (NQQ2; PQQ2), der zwischen den ersten und den zweiten internen Knoten geschaltet ist, und der eine Steuerelektrode besitzt, die ein die Ladungsanhäufung steuerndes zweites Steuersignal (ΦP; ΦPZ) empfängt; einem dritten Transistor (NQ1; PQ11), der zwischen den ersten internen Knoten und einen Ausgangsknoten (OD1; OD11) geschaltet ist, und der eine mit einem dritten internen Knoten (ND3; ND13) verbundene Steuerelektrode besitzt; einem vierten Transistor (NQ2; PQ12), der zwischen den Ausgangsknoten und den dritten internen Knoten geschaltet ist und der eine mit dem ersten internen Knoten verbundene Steuerelektrode besitzt; einem zweiten Kapazitätselement (C2; C12), das zwischen einen dritten Eingangsknoten (S2; S12), der ein zweites Ladungsvorladen steuerndes drittes Steuersignal empfängt, und den ersten internen Knoten geschaltet ist; einem dritten Kapazitätselement (C3; C13), das zwischen einen vierten Eingangsknoten (S3; S13), der ein die Ladungsübertragung steuerndes viertes Steuersignal empfängt, und den dritten internen Knoten geschaltet ist, wobei der Vorladespannungsversorgungsknoten (NDD2; NDD12) mit dem zweiten Steuersignal (ΦP; ΦPZ) versorgt wird.Voltage generation circuit comprising: a first transistor (NQQ1; PQQ1) connected between a precharge voltage supply node (NDD2; NDD12) providing a precharge voltage and a first internal node (ND2; ND12), and the one with a second internal node (NDD1; NDD13) has connected control electrode; a first capacitance element (CQ1; CQ13) connected between a first input node (S32; S52) receiving a first control signal for precharging and the second internal node; a second transistor (NQQ2; PQQ2) connected between the first and second internal nodes and having a control electrode which receives a second control signal (ΦP; ΦPZ) controlling the accumulation of charges; a third transistor (NQ1; PQ11) connected between the first internal node and an output node (OD1; OD11) and having a control electrode connected to a third internal node (ND3; ND13); a fourth transistor (NQ2; PQ12) connected between the output node and the third internal node and having a control electrode connected to the first internal node; a second capacitance element (C2; C12) connected between a third input node (S2; S12), which receives a third control signal controlling a second charge precharge and is connected to the first internal node; a third capacitance element (C3; C13) connected between a fourth input node (S3; S13) receiving a fourth control signal controlling charge transfer and the third internal node, the precharge voltage supply node (NDD2; NDD12) having the second control signal ( ΦP; ΦPZ) is supplied. Spannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Schaltung zum Erzeugen des ersten bis vierten Steuersignals aufweist, wobei das dritte Steuersignal (ΦCP; ΦCPZ) einen zweiten logischen Pegel erreicht und für eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhält, wenn das zweite Steuersignal (ΦP; ΦPZ) auf einem ersten logischen Pegel ist, und das vierte Steuersignal (ΦCT; ΦCTZ) den ersten logischen Pegel erreicht und diesen für einen vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhält, wenn das dritte Steuersignal auf dem zweiten logischen Pegel ist, und das Vorladen des ersten internen Knoten durchgeführt wird, wenn das erste Steuersignal den ersten logischen Pegel erreicht, während das zweite Steuersignal auf dem zweiten logischen Pegel ist.Voltage generating circuit after Claim 1 further comprising a circuit for generating the first through fourth control signals, the third control signal (ΦCP; ΦCPZ) reaching and maintaining a second logic level when the second control signal (ΦP; ΦPZ) is at a first logic level , and the fourth control signal (ΦCT; ΦCTZ) reaches and maintains the first logic level for a predetermined period of time when the third control signal is at the second logic level, and precharging the first internal node is performed when the first control signal is the first logic level is reached while the second control signal is at the second logic level. Spannungserzeugungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, weiter mit: zumindest einer Spannungstreiberstufe (XFN2 bis XFNn, CK1 bis CKn-1; XFP2 bis XFPn; CC1 bis CCn-1), die zwischen den Ausgangsknoten (OD1; OD11) und einen Endausgangsknoten (FOD) elektrisch in Serie geschaltet ist und die eine Endspannung an dem Endausgangsknoten erzeugt, wobei die eine Spannungstreiberstufe enthält: einen fünften Transistor (NQa; PQa), der zwischen einen Eingangsknoten (NDI; PDI) der Spannungstreiberstufe und einen Ausgangsknoten (NDO; PDO) der Spannungstreiberstufe geschaltet ist und der eine mit einem vierten internen Knoten (NDA; NDB) verbundene Steuerelektrode besitzt; ein viertes Kapazitätselement (CK1 bis CKn-1; CC1 bis CCn-1), das mit dem Eingangsknoten der Spannungstreiberstufe verbunden ist; eine fünfte Kapazität (Ca; Cd), die mit dem vierten internen Knoten verbunden ist; und einen sechsten Transistor (NQ12; PQb), der zwischen den vierten internen Knoten und den Ausgangsknoten der Spannungstreiberstufe geschaltet ist, und der eine mit dem Eingangsknoten der Spannungstreiberstufe verbundene Steuerelektrode besitzt; und wobei die zumindest eine Spannungstreiberstufe eine Mehrzahl von solchen elektrisch in Serie geschalteten Spannungstreiberstufen enthält, das zweite und das dritte Steuersignal an die vier Kapazitätselemente in einer Verbindungsreihenfolge der Spannungstreiberstufen abwechselnd angelegt sind, und das erste und das vierte Steuersignal an die fünften Kapazitätselemente in der Verbindungsreihenfolge abwechselnd angelegt sind.Voltage generating circuit according to one of the Claims 1 to 2 , further with: at least one voltage driver stage (XFN2 to XFNn, CK1 to CKn-1; XFP2 to XFPn; CC1 to CCn-1), which is electrically connected in series between the output node (OD1; OD11) and an end output node (FOD) and which generates a final voltage at the final output node, which contains a voltage driver stage: a fifth transistor (NQa; PQa) which is connected between an input node (NDI; PDI) of the voltage driver stage and an output node (NDO; PDO) of the voltage driver stage and the one with a fourth internal node (NDA; NDB) connected control electrode; a fourth capacitance element (CK1 to CKn-1; CC1 to CCn-1) connected to the input node of the voltage driver stage; a fifth capacitance (Ca; Cd) connected to the fourth internal node; and a sixth transistor (NQ12; PQb) connected between the fourth internal node and the output node of the voltage driver stage and having a control electrode connected to the input node of the voltage driver stage; and wherein the at least one voltage driver stage includes a plurality of such electrically connected voltage driver stages, the second and third control signals are alternately applied to the four capacitance elements in a connection order of the voltage driver stages, and the first and fourth control signals are applied to the fifth capacitance elements in the connection sequence are created alternately. Spannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 3, die weiterhin eine Schaltung zum Erzeugen des ersten bis vierten Steuersignals aufweist, wobei das erste Steuersignal einen ersten logischen Pegel erreicht und diesen für eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhält, wenn eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist seitdem das zweite Steuersignal von dem ersten logischen Pegel zu den zweiten logischen Pegel gewechselt hat, und das zweite Steuersignal von dem zweiten logischen Pegel zu dem ersten logischen Pegel wechselt nachdem das erste Steuersignal von dem ersten logischen Pegel zu dem zweiten logischen Pegel gewechselt hat; das dritte Steuersignal den zweiten logischen Pegel erreicht und diesen für eine vorbestimmte Zeitspanne aufrecht hält seit das zweite Steuersignal zu dem ersten logischen Pegel gewechselt hat, und das zweite Steuersignal den zweiten logischen Pegel erreicht nachdem das dritte Steuersignal zu dem ersten logischen Pegel gewechselt hat; und das vierte Steuersignal den ersten logischen Pegel erreicht und diesen für eine vorbestimmte Zeit aufrecht hält nachdem das dritte Steuersignal zu dem zweiten logischen Pegel gewechselt hat, und das dritte Steuersignal zu dem ersten logischen Pegel wechselt nachdem das vierte Steuersignal zu dem zweiten logischen Pegel gewechselt hat.Voltage generating circuit after Claim 3 further comprising a circuit for generating the first through fourth control signals, the first control signal reaching a first logic level and maintaining it for a predetermined period of time when a predetermined time has elapsed since the second control signal from the first logic level to the second logic levels Level has changed, and the second control signal changes from the second logic level to the first logic level after the first control signal changes from the first logic level to the second logic level; the third control signal reaches and maintains the second logic level for a predetermined period of time since the second control signal has changed to the first logic level, and the second control signal has reached the second logic level after the third control signal has changed to the first logic level; and the fourth control signal reaches and maintains the first logic level for a predetermined time after the third control signal changes to the second logic level, and the third control signal changes to the first logic level after the fourth control signal changes to the second logic level . Spannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Endausgangsknoten eine Endspannung an einen internen Schaltkreis anlegt, und die Spannungserzeugungsschaltung weiter ein Kapazitätselement (C4; C14) umfasst, das mit dem Endausgangsknoten verbunden ist.Voltage generating circuit after Claim 3 or 4 , wherein the final output node applies a final voltage to an internal circuit, and the voltage generating circuit further comprises a capacitance element (C4; C14) connected to the final output node. Spannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 , wobei der Ausgangsknoten eine an einen internen Schaltkreis anzulegende interne Spannung erzeugt, und die Spannungserzeugungsschaltung weiter ein Kapazitätselement (C4; C14) umfasst, das mit dem Ausgangsknoten verbunden ist.Voltage generating circuit after Claim 1 , wherein the output node generates an internal voltage to be applied to an internal circuit, and the voltage generating circuit further comprises a capacitance element (C4; C14) connected to the output node.
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